Robotersegment für Raumfahrtanwendung, Hochschule für Technik und Umwelt FHNW

Themen

Raumfahrt, Kohlefaserverbundwerkstoffe

Ziel

Entwicklung kostengünstiger Herstelltechnologien für Hohlbaukörpern aus Kohlefaserverbünden, um neue Märkte für diese Innovation zu finden.

Ausgangslage

Im Rahmen des Interreg-Projekt "InnoFaser" untersuchte das Institut für Kunststofftechnik FHNW verschiedene Aspekte der Herstellung von Hohlbaukörpern aus Kohlfaserverbunden. Die Erkenntnisse aus dem Projekt sollen an einer Applikation validiert werden.  Das herzustellende Bauteil ist ein Robotersegment, welches von der RUAG Space für Raumfahrtanwendungen benutzt wird.

Resultat

Das CFK-Robotersegment ersetzt eine Aluminiumausführung. Dabei kann das Gewicht um 40% unterboten und die grosse Gestaltungsfreiheit des Innendruckverfahrens ausgenützt werden. Erfolg bestimmend wirkte die starke Interaktion zwischen Design, Engineering und Verfahrenstechnik. Ebenso zahlte sich die grosse Erfahrung des Industriepartners aus. So konnte das Robotersegment nach nur drei Monaten ausgeliefert werden.

Design

Die Randbedingungen wie der äusserst beschränkte Bauraum und die sehr engen Toleranzen wurden in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden und dem Industriepartner definiert. Ausserdem lag der Fokus während des Designs bei der Herstellung des Bauteils. Der Weg führte vom Design über eine Topologie Optimierung und einem FE-Modell mit orientierter Herstellung.

Herstellung

Zur Herstellung der Robotersegmente wählte man ein weiterentwickeltes Innendruckverfahren, wobei trotz einem Konsolidierungsdruck von 6 bar, kein Autoklav benötigt wird. Ausserdem kann das Bauteil in einem Arbeitsgang gefertigt werden. Das modulare Werkzeug wurde aufgrund der engen Toleranzen und der kleinen Bauteilserie aus Aluminium gefertigt.