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ASAT startet eine Hochleistungsrakete mit Teilen, die von Xometry gefertigt wurden

Xometry half vor Kurzem der Raketenabteilung des Aristotle Space & Aeronautics Team (ASAT) bei der Herstellung verschiedener essenzieller Komponenten für eine leistungsstarke Rakete. Christos Koutsouras, Leiter und Antriebsingenieur im ASAT Raketenprojekt, sprach mit uns über die hauptsächlichen Meilensteine dieses wissenschaftlichen Projekts, und erklärte, wie Xometry dem Team dabei geholfen hat, an internationalen Raketenwettbewerben teilzunehmen.

  • Branche: Luft- und Raumfahrt
  • Angewendete Verfahren: CNC – Bearbeitung
  • Challenge: Innerhalb einer sehr engen Zeitvorgabe eine Hochleistungsrakete mit Komponenten herzustellen, die in der Lage ist, den rauen Bedingen in der Luft- und Raumfahrt zu trotzen
  • Lösung: Produktion komplexer Teile mit sehr spezifischen Toleranzen und Eigenschaften über die Instant Quoting Engine und das Fertigungsnetzwerk von Xometry

ASAT wurde 2015 gegründet, und ist das erste Studententeam seiner Art an der Aristoteles-Universität in Thessaloniki, Griechenland. Das Team hat im Moment mehr als 60 Mitglieder mit verschiedenen akademischen Hintergründen, die in zwei Hauptdisziplinen arbeiten – Luftfahrt und Raketentechnik.

Andromeda Hochleistungsrakete © ASAT

Andromeda: eine Hochleistungsrakete basierend auf dem Entwurf von ASAT

Eines der Hauptziele des Raketentechnikteams ist die Entwicklung, Herstellung und natürlich der Start von Hochleistungsraketen, die die Raketenwissenschaft in die griechische Forschungslandschaft einführen soll. Sechs Raketen seit der Gründung von der Abteilung für Raketentechnik im ASAT entworfen. Inklusive der Aktuellsten – Andromeda, eine Hochleistungsrakete, die eine einsetzbare Nutzlast beinhaltet.

Das Team ist stolz über die Teilnahme an großen internationalen studentischen Wettbewerben für Raketentechnik, zu denen der Spaceport American Cup (S.A.C.) und die European Rocketry Challenge (EuRoC) gehören. Bei der Teilnahme am EuRoC 2022 in Portugal wurden zwei erfolgreiche Starts und Bergungen durchgeführt, bei denen Höhen von 3.446m und 4.076m mit zwei unterschiedlichen Antriebsarten durchgeführt wurden. „Der Erfolg dieser Mission macht das Projekt nicht nur für uns zu etwas Besonderem, sondern auch für die gesamte griechische akademische Gemeinschaft, da wir in der Lage waren, sie auch in solchen Höhen erfolgreich abzuschließen,“ teilt uns Koutsouras mit.

Interner Entwicklungsprozess und die Simulation von Flugbedingungen

Das Team begann mit der Formulierung wissenschaftlicher Ziele, entwarf ein Konzept und führte darauf basierend erste Computersimulationen durch, um ihre Thesen zu belegen.

Da die griechische Gesetzgebung keine Teststarts von Raketen in große Höhen erlaubt, musste das Team erst einmal Messdaten zur Erfüllung aller notwendigen Protokolle sammeln, bevor sie überhaupt mit der Herstellung und dem Zusammenbau der Teile begonnen haben. Das Team musste außerdem Berechnungen durchführen, um jedes einzelne System der Rakete individuell zu validieren.

Vor dem offiziellen Start musste die Rakete eine Vielzahl von Tests bestehen, die die echten Bedingungen so genau wie nur möglich simulieren. Dies beinhaltete den Abwurf mit dem Fallschirm und den Test aller verwendeten Mechanismen. All das musste erfolgreich abgeschlossen werden, bevor man sich auf die Wettbewerbe in Portugal und den USA vorbereiten konnte, wo die Raketen und realen Bedingungen getestet werden konnten.

Herausforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie und die Beschaffung CNC – bearbeiteter Teile mit Xometry

Für die Andromeda-Rakete benötigte ASAT Teile mit sehr spezifischen Toleranzen, Materialien und Eigenschaften. Viele dieser Teile müssen dabei den rauen Bedingungen der Luft- und Raumfahrt und extremen Belastungen widerstehen können, da die Rakete Überschallgeschwindigkeiten erreichen kann.

Die ASAT Raketentechniker nutzten Xometry für die Herstellung verschiedener sehr spezifischer Komponenten, inklusiver der Teile für kritische Systeme, wie die Schotte der Rakete, die ihre strukturelle Stabilität unterstützen. Es waren ebenso Komponenten, die die Röhren aus Verbundwerkstoffen und den Rahmen der Rakete verbinden, als auch Teile für größere Baugruppen für die Abtrennung des Fallschirms.

Das 3D-Modell der Teile, wie sie in der Instant Quoting Engine von Xometry hochgeladen wurden

Eine der größten Herausforderungen für das Team waren die engen Toleranzen (ISO 2768 (fine) oder ISO 286 (Grade 6)), da einige Teile eine sehr spezifische Kalibrierung des CNC-Automaten benötigten, um die Drehmaße genau fertigen zu können. Und hier ist auch genau die Stelle, an der Xometry den großen Unterschied im Vergleich zu den lokalen griechischen Anbietern gemacht hat – Xometry nutzt das extensive Netzwerk, um genau die passenden Partner für die Fertigung zu finden. Die Partner, die darüber hinaus über die Kapazitäten verfügen, um die komplexen Teile auch herzustellen.

Außerdem gesteht Koutsouras, dass im Bereich der Luft- und Raumfahrt viele Stunden darauf verwendet werden, die Teile im Hinblick auf das richtige Verhältnis von Festigkeit und Gewicht hin zu optimieren. „Die Teile, die Xometry gefertigt hat, sind ein exzellentes Beispiel dafür, da die Optimierung des Gewichts dieser Teile entscheidend dafür war, das gesamte Gefährt mit einem begrenzen Gewicht auf das beabsichtigte Apogäum zu bringen.“ Zusammen mit einem Optimierungstool, das vom Team der Raketentechniker entwickelt wurde, half es somit dabei, das Gesamtgewicht der Trägerkomponenten um knapp 2,5 Kilogramm zu verringern.

CNC – gefertigtes Schott mit Halterung für den Raketenmotor, produziert über Xometry © ASAT

Die Andromeda-Raktenteile wurden an einem fünfachsigen CNC-Automaten gefertigt, und bestehen aus Aluminium der Güte 6061, das aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und Widerstandskraft in der Luft- und Raumfahrt verwendet wird. Koutsouras merkte außerdem an, dass das breite Angebot an Legierung bei Xometry äußert nützlich war.

Er erwähnt auch, dass die Zusammenarbeit mit Xometry außergewöhnlich war, weil man sich während des gesamten Fertigungsprozesses strikt an Fristen gehalten hat: „Die Lieferzeiten waren unglaublich. Dies war ein extrem wichtiger Aspekt für uns, weil wir nur um die zwei Wochen hatten, bevor wir nach Portugal reisen mussten.“

Am Ende fügt er noch hinzu, dass die Instant Quoting Engine das Leben der Ingenieure wirklich deutlich vereinfacht hat, wodurch der Bestellvorgang, der sonst Tage oder Wochen dauerte, in nur ein paar Minuten erledigt war. Er zitiert ebenso die riesigen Kapazitäten, die über die Plattform zur Verfügung stehen, und die extrem nützlich für sein Anwendungsgebiet sind.

In die Zukunft der Luft- und Raumfahrt schauend

Die Raketentechnikabteilung des ASAT entwickelt sich weiterhin mit Lichtgeschwindigkeit, und verfolgt dabei ihre bestehenden Ziele, schafft sich aber auch neue. Koutsouras teilte uns zum Beispiel mit, dass sein Team weiterhin an der Optimierung der Leistung der Andromeda arbeitet, um das Apogäum zu verbessern. In naher Zukunft will das Team zudem einen komplexeren und leistungsstärkeren Raketenmotor für höhere Höhen und schwerere Nutzlasten entwickeln. Es gibt zudem Pläne für die Entwicklung eines Systems für eine autonome Landung der Teile, sowohl für die Nutzlast, als auch für die Rakete selbst.

Das Team arbeitet außerdem an einem humanitären Projekt namens Phoenix. Es handelt sich dabei um ein solarbetriebenes UAV (Drohne) für die Überwachung von Wald- und Buschbränden. Der funktionale Prototyp soll erwartungsgemäß um dritten Quartal 2023 bereit sein.

Gerade in den Sommermonaten sieht sich Griechenland einem hohen Risiko von Bränden ausgesetzt. Der Phoenix wurde dafür entwickelt, dieses ökologische Problem zu beantworten, indem er das Feuer früh entdecken und die verantwortlichen Behörden informieren kann. „Wir werden einen Maschinenlern-Algorithmus verwenden, der nicht nur darauf trainiert wird, ein Feuer in einem Wald zu entdecken, sondern auch seine weitere Entwicklung an einem bestimmten Ort zu überwachen,“ sagt Koutsouras. Mit Kameras und einem Autopiloten ausgestattet, soll Phoenix autonom agieren, während er das Feuer entdeckt, und aktuelle Informationen über die Situation weitergibt.

Über ASAT Rockety

Die Raketentechnikabteilung des Aristotle Space & Aeronautics Team (ASAT) – das erste studentische Team für Raketentechn in Griechenland, führt Forschung und Experimente im Bereich der Raketenwissenschaften durch.

Erfahren Sie mehr über ASAT Rocketry unter: www.asat.gr/projects/rocketry

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