Quelle: CRP Technology 16. Mai 2022.

16. Mai 2022 – „Alba Cluster X“, der zweite Start von Alba Orbital im Jahr 2022, der im Rahmen der Mission von Rocket Lab „There And Back Again“ von Pad A des Startkomplexes 1 von Rocket Lab auf der Halbinsel Mahia in Neuseeland aus stattfand, wurde soeben erfolgreich abgeschlossen.

Insgesamt brachte die Mission 34 Satelliten in eine sonnensynchrone Umlaufbahn. Vier davon wurden mit dem fortschrittlichen System „AlbaPod v2“ von Alba Orbital freigesetzt, das von CRP Technology aus dem kohlenstofffaserverstärkten Verbundmaterial Windform XT 2.0 und im industriellen 3D-Druckverfahren hergestellt wurde.

Dabei kam die Technologie des selektiven Lasersinterns zum Einsatz, zu deren Einführung CRP Technology im Laufe der Jahre mit der Entwicklung und Verwendung der Windform-Materialien beigetragen hat.

Bei den Satelliten, die in den Deployer von Alba Orbital integriert wurden, handelte es sich um den Unicorn-2F von Alba Orbital und drei 1P PocketQubes von ACME AtronOmatic / MyRadar, das die Freisetzung einer Konstellation von 250 Satelliten zum Sammeln von meteorologischen Daten plant.

Unicorn-2 ist mit einem optischen Nachtsichtsystem zur Aufnahme von Bildern ausgestattet, das nicht nur für die Überwachung der Lichtverschmutzung auf der ganzen Welt entwickelt wurde, sondern auch mit Hilfe von in der Nacht aufgenommenen Satellitenbildern wichtige Informationen über menschliche Aktivitäten liefern soll. Unicron-2F hat bereits beim ersten Überfliegen begonnen, Signale zur Erde zu senden.

Alle vier PocketQubes wurden von Electron, einer Trägerrakete, die so manövrierfähig ist, dass jeder Satellit garantiert auf einer präzisen und einmaligen, vom Kunden festgelegten Umlaufbahn freigesetzt wird, auf einer 500 km langen kreisförmigen Umlaufbahn freigesetzt.

„Wir freuen uns über die erneute Zusammenarbeit mit Alba Orbital“, sagte Peter Beck, Gründer und CEO von Rocket Lab. „Das Team von Alba Orbital hat bewiesen, dass unglaublich kleine Satelliten äußerst leistungsfähig sein können und sehr wichtige Daten und Informationen liefern können, und das zu viel geringeren Kosten als mit herkömmlichen Satelliten. Den Zugang zum Weltraum schneller, einfacher und kostengünstiger zu gestalten, ist eine Mission, die unserer Zielsetzung entspricht, und daher freuen wir uns darauf, sie mit unserer Electron umzusetzen.“

Es handelte sich diesmal auch um eine Bergungsmission, bei der Rocket Lab zum ersten Mal versuchte, den ersten Block („Stage“) von Electron bei ihrer Rückkehr aus dem Weltraum mit Hilfe eines Fallschirms und eines Hubschraubers in der Luft einzufangen. Die Bergung war erfolgreich und bringt Electron einen Schritt näher an das Ziel, die erste wiederverwendbare Trägerrakete für kleine Weltraumsatelliten zu sein.

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• CubeSats

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Quelle: CRP Technology.

21. Februar 2022 – Das Ziel ist erreicht für „Alba Cluster 3 & 4“, die jüngste Weltraummission von Alba Orbital, die mit ihren 13 in einer erdnahen Umlaufbahn freigesetzten PocketQubes den Rekord für die Anzahl der an einer Weltraummission beteiligten Mikrosatelliten übertroffen hat. Die 13 PocketQubes waren in 5 Freisetzungssysteme integriert, die alle von CRP Technology aus dem Verbundmaterial Windform XT 2.0 mit der Technologie des 3D-Drucks gefertigt worden waren. Die Mission startete mit der Trägerrakete Falcon 9 von SpaceX von Cape Canaveral aus und wurde erfolgreich abgeschlossen.

Am Donnerstag, dem 13. Januar 2022, wurden von der Rakete Falcon 9 im Rahmen der Mission Transporter-3 von SpaceX, an der insgesamt 105 Satelliten verschiedener Größe beteiligt waren, 13 PocketQubes in den Weltraum gebracht.
Die 13 Mikrosatelliten PocketQube waren in fünf mit 3D-Druck hergestellten Deployern eingebaut, die von Alba Orbital entworfen und gebaut wurden, die auch die Vorbereitungen für die Freisetzung mit der Bezeichnung „Mission Alba Cluster 3 & 4“, organisiert hat.
Die Deployer wurden von CRP Technology mit der Technologie Powder Bed Fusion / selektives Lasersintern und mit dem kohlenstofffaserverstärkten Material Windform XT 2.0 in Italien hergestellt.

Der Start der Rakete Falcon 9 erfolgte von der Space Force Station in Cape Canaveral (Florida, USA) aus, und zwar um 10:25:39 Uhr EST (15:25:39 GMT). Nach Erreichen der erdnahen Umlaufbahn und der Trennung von der Falcon 9 setzten die fünf Deployer aus Windform die Mikrosatelliten frei, die ihrerseits begannen, Signale zur Erde zu senden.

Ingenieur Franco Cevolini, CEO und Technischer Leiter von CRP Technology, erklärt: „Ich gratuliere Alba Orbital und allen Teams, die an der Mission teilgenommen haben, es war eine harte und anstrengende Arbeit, aber es hat sich gelohnt. Am Donnerstag, dem 13. Januar 2022, wurde im Bereich der Nano- und Mikrosatelliten ein neuer Meilenstein erreicht: Wir sind sehr stolz darauf, daran teilzunehmen und bewährte Materialien und Technologien für die Integration und den Start in den Weltraum liefern zu können. Der Erfolg der Mission beweist erneut die Leistungsfähigkeit und den Wert der Windform-Materialien für Anwendungen in kritischen Missionen und bei Hochleistungsanwendungen“.
„Der Erfolg der Mission von SpaceX und Alba Orbital“, fährt Cevolini fort, „ist ein weiteres Zeichen dafür, dass die Herstellung von 3D-gedruckten Deployern aus Verbundmaterial nicht mehr nur die Fertigung eines einmaligen Prototyps darstellt, sondern zu einem bewährten Industriezweig geworden ist, und zwar sowohl für CRP Technology als auch für CRP USA, das Partnerunternehmen, das dieses Gebiet mit der Entwicklung des innovativen Deployers TuPOD eröffnet hat, der von der Internationalen Raumstation aus gestartet wurde.“

Transporter-3 ist bisher die Mission mit der größten Anzahl an beteiligten Mikrosatelliten und der erste Einsatz von PocketQubes für die Trägerrakete Falcon-9.
Einige der PocketQubes, die von den aus Windform gefertigten Deployern freigesetzt wurden, haben einen neuen Rekord aufgestellt:
„UNICORN-2A, 2D & 2E“ sind die ersten Satelliten zur Beobachtung der Erde von Alba Orbital, die entwickelt wurden, um den Datensatz der Erde mit der höchsten in der Nacht möglichen Auflösung zu liefern.
1p „PION-BR1“ ist der erste, von einem brasilianischen Startup-Unternehmen entwickelte Satellit.
1p „GRIZU-263a“ ist der erste Kleinsatellit der Türkei, der in den Weltraum gebracht wird, er wurde von dem Studententeam Grizu-263 Uzay Takımı entwickelt und gebaut.
„TARTAN-ARTIBEUS -1“ ist der erste batterielose Nanosatellit für intermittierendes Orbit Edge Computing bei der Mission Transporter-3. Dieses Open-Source-Projekt wurde an der Carnegie Mellon University entwickelt.

Die anderen an der Mission beteiligten PocketQubes sind:
2p „MDQube-SAT1“ ist der vom argentinischen Unternehmen Innova Space entwickelte PocketQube für IoT-Missionen.
2p „UNICORN-1“ ist ein weiterer PocketQube von Alba Orbital, dessen Design in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) entwickelt wurde.
1,5 p „HADES‘ & ‚EASAT“ sind Zwillings-PocketQubes, die von AMSAT-EA und Hydra Space in Spanien entwickelt wurden. Sie wurden für die Satellitenkommunikation zwischen Funkamateuren über einen 145/435-MHz-Transponder geplant.
2p „SATTLA-2A & 2B“ sind PocketQubes, die als Open-Source-Projekt von der Universität Ariel im Westjordanland hergestellt wurden. Sie verwenden WLAN-Karten für Verbindungen mit großer Reichweite, die in der Lage sind, Videos über 600 km in LOS (Sichtverbindung) zu übertragen.
3p „DELFI-PQ“ ist ein PocketQube, der von TU Delft | Aerospace Engineering in den Niederlanden entwickelt wurde. Er wurde für eine Vorführmission mit dem Radioteleskop LOFAR und Reflektor gebaut.

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• Transporter-3 auf Falcon 9 (B1058.10)

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Quelle: CRP Technology.

Alba Orbital wandte sich für die Konstruktion eines innovativen Systems für die Freisetzung in die Umlaufbahn an CRP Technology. Das Ergebnis ist AlbaPod 2.0, der vollständig im professionellen 3D-Druck und mit Windform® XT 2.0 hergestellte Deployer für die Freisetzung der weltweit modernsten Kleinsatelliten.

Die ursprüngliche Idee für den PocketQube stammt von Professor Robert J. Twiggs von der Morehead State University (MSU), der den Standard eines „Satelliten, der in Ihre Tasche passt“ vorschlug.

In der Tat ist ein PocketQube eine Art Miniatursatellit, der in der Weltraumforschung eingesetzt wird, mit einer Größe von etwa 5 Kubikzentimetern (ein Achtel des Volumens eines CubeSat) und einem Gewicht von maximal 250 Gramm. Es handelt sich um eine eher neue Art von Satelliten – die ersten stammen aus dem Jahr 2009 – aber die Bedeutung von PocketQube als Alternative zu den immer teurer werdenden Freisetzungen von CubeSat in die erdnahe Umlaufbahn, nimmt unaufhaltsam zu.

Der erste Standard geht auf Juni 2018 zurück, als eine gemeinsame Plattform ins Leben gerufen wurde. Unter den Befürwortern dieser Plattform befand sich (mit GAUSS Srl und TU Delft) Alba Orbital, ein schnell wachsendes High-Tech-KMU mit Sitz in Glasgow, Schottland.

Alba Orbital stellt ein Supportzentrum für PocketQube zur Verfügung, und zwar nicht nur durch den Bau eigener Plattformen, sondern auch durch die Bereitstellung von Komponenten und die Unterstützung von Unternehmen, Universitäten und Raumfahrtbehörden aus der ganzen Welt bei der Freisetzung von PocketQubes in die Umlaufbahn.

Die Herausforderung
Vor Kurzem beschloss Alba Orbital, eine aktualisierte Version (2.0 oder v2) seines Pocketqube-Freisetzungsgeräts, genannt AlbaPod, herzustellen, um Verbesserungen bei Gewicht, Produktionsmöglichkeiten, Sicherheitsmerkmalen und Zugänglichkeit zu erzielen.

Für die Konstruktion des Freisetzungssystems wandte sich das Team aus Glasgow an CRP Technology: Das in Modena ansässige Unternehmen, das sich seit Jahrzehnten mit professionellem 3D-Druck beschäftigt, kann auf eine beträchtliche Erfahrung bei der Bereitstellung von hochmodernen Lösungen für die wichtigsten Akteure im Raumfahrtsektor unter Verwendung der patentierten Verbundwerkstoffe Windform® TOP-LINE verweisen. Tatsächlich sind die meisten Windform®-Materialien für Anwendungen in der Raumfahrt geeignet, da sie die Ausgasungstests von NASA und ESA bestanden haben.

Die Reduzierung des Gewichts stellt für sämtliche Raumfahrkomponenten ein grundlegendes Planungsziel dar. Darüber hinaus muss das für die Herstellung gewählte Material aufgrund der strengen Ausgasungsanforderungen für den Flug zugelassen sein. Aus der Sicht von Alba Orbital war daher von Anfang an klar, dass die Verwendung eines bereits von den wichtigsten Stellen genehmigten Materials die Annahme des Freisetzungsprogramms durch alle beteiligten Parteien erleichtern würde.

Die Lösung
Die Aufgabe war schwierig, aber dank der langjährigen Erfahrung auf dem Gebiet der additiven Fertigung zur Unterstützung der fortschrittlichsten Industriesektoren nahm CRP Technology die Herausforderung an.

Die Tätigkeit der 3D-Druckabteilung von CRP Technology konzentrierte sich von Anfang an auf die Optimierung und das Erreichen der geforderten Ziele, wobei eng mit dem Team von Alba Orbital zusammengearbeitet wurde.

Die Arbeit begann mit einer genauen Analyse der 2D- und 3D-Dateien. Dank seines in über 25 Jahren im Dienst der anspruchsvollsten Industriesektoren erworbenen Know-Hows konnte CRP Technology Alba Orbital bei der Wahl der besten 3D-Drucktechnologie und des besten Materials für die Herstellung des Freisetzungssystems AlbaPod 2.0 unterstützen, um den Erfolg des Projekts zu garantieren.

Das Team von Alba Orbital entschied sich für das selektive Lasersintern und den Werkstoff Windform® XT 2.0 aus der Produktreihe Windform® TOP-LINE. „AlbaPod v2“, so die Ingenieure von Alba Orbital, „muss eine Freisetzung in den Weltraum überstehen und in seinem Inneren zahlreiche Satelliten beherbergen. Die Beständigkeit gegen hohe Schwingungen war schon immer eine wesentliche Anforderung, so wie die Sicherheit des PocketQube vor der Freisetzung. Die Steifigkeit und Robustheit machten Windform® XT 2.0 zu einem perfekten Kandidaten für diesen Einsatz.“

Windform® XT 2.0 ist ein Material der neuen Generation, das das vorangegangene Produkt Windform® XT ersetzt. Windform® XT 2.0 zeichnet sich durch deutliche Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften aus, darunter +8 % bei der Bruchlast, +22 % beim Elastizitätsmodul und +46 % bei der Bruchdehnung.

Das Ergebnis
Das selektive Lasersinterverfahren in Kombination mit dem kohlefaserverstärkten Verbundmaterial Windform® XT 2.0, erwies sich als die beste Wahl. Der AlbaPod 2.0-Freisetzungsmechanismus bestand erfolgreich die Kontrollverfahren und erfüllte die Anforderungen und Standards von Alba Orbital vollständig.

Das Team von Alba Orbital fügt hinzu: „Wir sind mit dem Ergebnis sehr zufrieden: Windform® XT 2.0 hat es uns ermöglicht, Teile zu entwerfen, die mit herkömmlichen Technologien schwer herzustellen sind, da sie dünne Querschnitte und extrem komplexe Geometrien aufweisen.“

Das Team von Alba Orbital erklärt einige technische Details in Bezug auf die Vorteile, die sich aus der additiven Fertigung und dem Material Windform® XT 2.0 ergeben: „Der innovativste Aspekt des Projekts betrifft die Anzahl der aus Windform® XT 2.0 hergestellten Komponenten: nicht nur die Abdeckung, sondern auch der bewegliche Auswurfmechanismus sowie der Mechanismus für die Montage der Tür. Letztere sind strukturelle Komponenten und von entscheidender Bedeutung für das gesamte Freisetzungssystem.“

Im Hinblick auf die mechanischen Leistungen bestätigen die Ingenieure von Alba Orbital: „Dies ist ein grundlegender Aspekt. Der Zusammenbau des PocketQube muss nicht nur korrekt durchgeführt werden, um die Verlagerung der Satelliten im Inneren der Struktur zu erleichtern, sondern auch die Struktur muss in der Lage sein, die Satelliten selbst in den kritischsten Fällen zu halten, wie z.B. bei einem hypothetischen Ausfall einer Payload während der Startphase, da jeder Ausfall andere Payloads oder sogar das Trägersystem beschädigen kann. AlbaPod v2 wurde eingehenden Schwingungstests unterzogen und hat sich durch ein außergewöhnlich gutes Verhalten ausgezeichnet.

„Wenn es um Freisetzungen in den Weltraum geht, fährt das Team von Alba Orbital fort, spielt auch das Gewicht auf Grund der damit verbundenen Kosten eine grundlegende Rolle. Der Einsatz von Windform® XT 2.0 hat es uns ermöglicht, das Gewicht zahlreicher Hauptkomponenten zu reduzieren.“

Am 9. September 2019 hat Alba Orbital den ersten PockeQube für seine Freisetzung im Weltraum in den AlbaPod v2 eingesetzt.

Anfang Dezember 2019 hat Alba Orbital 6 PocketQube-Satelliten mit Hilfe des im 3D-Druck und mit Windform XT 2.0 hergestellten Freisetzungssystems AlbaPod v2 in die Umlaufbahn gebracht (Mission: Alba Cluster 2). Alba Cluster 2 befindet sich seit 100 Tagen in der Umlaufbahn. Eine neue Freisetzung mit dem dritten, von CPR Technology hergestellten AlbaPod v2 (die mit Alba Cluster 3 stattfinden wird), ist für Ende 2020 geplant.

CRP Technology wird die Herstellung von AlbaPod v2, die eingesetzte Technologie und das verwendete Material auf dem 4. PocketQube-Workshop vorstellen, der am 8. und 9. Oktober 2020 an der Universität Glasgow stattfinden wird.

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• CubeSats

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Quelle: CRP Group.

Die Revolution, die durch die steigende Anzahl an derzeit hergestellten und in die Umlaufbahn gebrachten Kleinsatelliten eingeleitet wurde, versetzt die Raumfahrtindustrie in große Aufregung.

Die Technologien der additiven Fertigung unterstützen nicht nur diesen tiefgreifenden Wandel, sondern haben durch den Einsatz von hochleistungsfähigen Verbundwerkstoffen, mit deren Hilfe Strukturbauteile für Miniatursatelliten herstellt werden können, auch neue Ziele erreicht.

Obwohl noch viel Arbeit bevorsteht, um einen breit gefächerten Einsatz des professionellen 3D-Drucks in Raumfahrtanwendungen zu erreichen, hat CRP Technology umfangreiche Erfahrungen auf diesem Gebiet gesammelt und den weltweit führenden Unternehmen der Branche innovative Lösungen geliefert.

Ein aktuelles Beispiel ist die Zusammenarbeit zwischen CRP Technology und LISA.

Das in Modena ansässige Unternehmen mit über 25 Jahren Erfahrung in der Anwendung und Entwicklung von Technologien und Materialien für die additive Fertigung hat zusammen mit dem Interuniversitären Labor der Universität Paris-Est Créteil (Laboratoire InterUniversitaire des Système Atmosphérique; besser bekannt unter dem Akrostichon LISA) einen 3U CubeSat Kleinsatelliten im 3D-Druck hergestellt. Das Projekt wurde vom CNES und der Space Campus University betreut.

Ziel war es, einen CubeSat-Demonstrationssatelliten für den Flug in der erdnahen Umlaufbahn zu planen und zu bauen.

Die Ingenieure von LISA und CNES haben beschlossen, CRP Technology mit dem Bau des Kleinsatelliten zu beauftragen: „Wir wussten, dass wir mit dem Verfahren des Lasersinterns und der Familie der hochleistungsfähigen Verbundwerkstoffe von Windform® TOP-LINE“, so der Projektleiter von LISA, „von Projektbeginn an in der Lage sein werden, eine Struktur zu schaffen, die alle erforderlichen Kriterien erfüllt.“

Der Demonstrator musste in der Tat sowohl für Vibrationstests (die den Startwiderstand bestimmen) als auch für Thermalvakuum-Tests zur Kontrolle des Wärmezyklus geeignet sein.

Darüber hinaus musste er den Anforderungen in Bezug auf die Ausgasung gerecht werden.

„Das Projekt“, so der Projektleiter von LISA, „wurde unter Berücksichtigung all dieser Auflagen umgesetzt. Die Unterstützung von CRP Technology war für die Erreichung unserer Ziele ausschlaggebend. Mit den Werkstoffen Windform® TOP-LINE und dem Verfahren des selektiven Lasersinterns konnten wir auch die Masse reduzieren und die Integration von Teilen im Inneren des CubeSat optimieren.”

Die Struktur des CubeSat ist ein Schlüsselelement für den Erfolg des gesamten Projekts, da sie auch den Anforderungen der Startrampe in Bezug auf Abmessungen, Ebenheit und Rauheit, Ausgasung, UV-Beständigkeit, Wärmeausdehnung und andere allgemeine Auflagen in Bezug auf die Raumverhältnisse gerecht werden muss.

Die Aufgabe war schwierig, aber dank der langjährigen, in Zusammenarbeit mit den fortschrittlichsten Industriezweigen gesammelten Erfahrung im Bereich der additiven Fertigung nahm CRP Technology die Herausforderung an.

Die Tätigkeit der 3D-Druckabteilung von CRP Technology, die eng mit dem Ingenieurteam von LISA zusammen arbeitete, konzentrierte sich von Anfang an auf die Optimierung und Erreichung der geforderten Ziele.

Anschließend hat CRP Technology LISA und CNES bei der Auswahl der besten Technologie und des besten Materials für die Herstellung des Miniatursatelliten unterstützt, um den Erfolg des Projekts zu sichern: Die Ingenieure von LISA und CNES haben sich für das selektive Lasersintern und das Material Windform® XT 2.0 aus der Familie Windform® TOP-LINE entschieden.

Windform® XT 2.0 ist ein hochmodernes Material, das die vorhergehende Formel Windform® XT ersetzt hat.

Sobald CRP Technology die.STP-Datei mit den optimierten Geometrien erhalten hatte, hat es innerhalb kurzer Zeit die Struktur des Kleinsatelliten hergestellt.

Die im 3D-Druck hergestellte Struktur wurde anschließend den Kontroll- und Abnahmeverfahren unterzogen, die sie erfolgreich bestanden hat. Darüber hat sie die Anforderungen und Standards von LISA vollständig erfüllt.

Nachdem die Integration der verschiedenen Teile in die im 3D-Druck hergestellte Struktur abgeschlossen war, haben LISA und CNES weitere Kontrollen am Kleinsatelliten durchgeführt, wie z.B. den Thermalvakuum-Test und den Vibrationstest, und sich mit den erzielten Ergebnissen äußert zufrieden gezeigt.

Das Team von LISA hat erklärt: „Wir sind mehr als zufrieden und sind der Meinung, dass das kohlefaserverstärke Material Windform® XT 2.0 einen revolutionären Werkstoff für Kleinsatelliten und deren Entwicklung darstellt. Unser Traum? Dass die additive Fertigung zunehmend in der Raumfahrt eingesetzt wird.“

Der Beitrag 3D-Druck für 3U-CubeSat erschien zuerst auf Raumfahrer.net.