ESA experimenteert met Vlaamse knowhow in Additive Layered Manufacturing - artikel

Plant & Factory 6/05/2013 9:12:31

3D-printing zit in de lift. En Vlaamse bedrijven zitten in de kopgroep van het onderzoek en de toepassing van de technologie in de praktijk.

Lees hieronder verder   
Verwant

Nieuwe Europese strategie voor astrodeeltjesfysica gelanceerd in Brussel

QinetiQ Space ondertekent nieuw miljoenencontract met ESA

Hybride vliegen: de lucht in met één van de vier turbines elektrisch

Allereerste bioreactor gaat op ruimtereis

Nieuw contract voor Thales Alenia Space Belgium

Spacebel start Poolse dochteronderneming

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

ie-net ingenieursvereniging-opleiding 'van ingenieur tot manager'

Ingenieurshuis, Antwerpen

van 27/11/2017 tot 26/03/2018

Expert in lean en productiemanangement module 4: Leidinggeven en teamcoaching

SBM Gent

van 31/01/2018 tot 21/02/2018

Expert in onderhoudsmanagement: Technische documentatie en wisselstukkenbeheer

SBM Gent

van 1/02/2018 tot 22/02/2018

VSK 2018

Jaarbeurs Utrecht

van 6/02/2018 tot 9/02/2018

Sick Vision Day

Ghelamco Arena - Gent

dinsdag 6 februari 2018

MNE - MTMS Network Event

Kortrijk Xpo

van 7/02/2018 tot 8/02/2018

Engineeringnet Mobile



Scan de QR-code
of klik hier om mobiel te surfen.

Tip: maak zelf een sneltoets op de startpagina van je smartphone. Voor Android: “Sneltoets Startpagina” of "Toevoegen aan startscherm". Voor iPhone: “Zet in beginscherm”.

Meest gelezen nieuws

Haven Gent en Zeeland Seaports fuseren tot North Sea Port

Logistieke oplossingen gezocht voor hoge kosten leeggoed

LRM investeert 250.000 euro in fietsleasing-bedrijf

Vorig jaar 25% meer warmtepompen geïnstalleerd

40% meer ruimte voor groene energie dankzij slimme netten

Ecochem investeert 10 miljoen in uitbreiding Willebroekse fabriek (+video)

Keuze van de redactie

(16/1) Whitepaper Sirris: ’De circulaire economie en nieuwe waardecreatie’

(15/1) Beveiligingslek bedreigt miljoenen laptops

(12/1) EU steekt 1 miljard euro in ontwikkeling Europese supercomputers

(11/1) Belgische startup wil Blockchain kennisplatform worden

(10/1) Nieuwe Europese strategie voor astrodeeltjesfysica gelanceerd in Brussel

(9/1) Wereldprimeur: elektrische binnenvaartschepen tussen Nederland en België

>> Meer blikvangers

Download het artikel in

ENGINEERINGNET.BE -- Dat is bijvoorbeeld het geval met LayerWise, een spin-off van de KULeuven, dat samen met het Europees Ruimtevaartagentschap experimenteert met Additive Layered Manufacturing. De bedoeling: de mogelijkheden aftasten voor de constructie van een bi-drijfgas motor, bestemd voor een communicatiesatelliet.

ESA heeft in dit project de ontwerpkansen van Additive Layered Manufacturing – of ALM - aangegrepen om functioneel gescheiden ontwerpen te construeren voor een aantal satellietonderdelen, zoals de injectoren, verbrandingskamers en uitstroomstraalpijpen.

Dat is onder meer het geval met een ontwerp uit één stuk van de verbrandingskamer, waarin dan een dunnewanddrukvat met een ondersteunend externe structurele scaffold wordt versterkt. Die constructie bespaart op gewicht, de montage wordt vereenvoudigd, de productie versneld en aanpassingen zijn tot in een laat stadium van het ontwerp mogelijk.

De huidige stand van ALM
Communicatiesatellieten zijn van essentieel belang voor mobiel internet en beveiligde financiële communicatie tussen banken, rechtstreekse tv-uitzendingen en aardobservatie ten behoeve van weervoorspellingen. Een van ESA's taken is toezicht houden op de ontwikkeling van in-space satellietmotortechnologie.

Als onderdeel van een intern gefinancierd programma onderzoekt ESA de huidige stand van Additive Layered Manufacturing bij metaal, waarbij het potentieel en de volgroeidheid van de technologie worden bekeken in het licht van te verwachten ontwikkelingen op het gebied van motoren.

ESA koos voor het Vlaamse LayerWise naar verluidt 'vanwege de expertise van dit bedrijf op het gebied van ALM-technologie': de overeenkomst was dat LayerWise de 'klassieke' ontwerpen van de drie kritische motoronderdelen mocht maken, maar als onderdeel van het onderzoeksproject tegelijk ook alternatieve, door ALM mogelijk gemaakte, functionele ontwerpvarianten zou ontwikkelen.

Innovatieve injector manifolding
Het injectorgedeelte van een satellietmotor brengt op een gecontroleerde manier twee drijfgassen samen waarbij deze spontaan ontbranden en vervolgens continu blijven branden. De venturi-vormige verbrandingskamer versnelt de chemische uitlaatgassen naar het vermogen dat nodig is om de satelliet naar zijn juiste baan te brengen.

Het expansiemondstuk beïnvloedt de bewegingskarakteristieken door de gasdoorstroming verderop in de stroom te regelen. «ALM biedt innovatieve manifolding om de doorstroming van de drijfgasregelkleppen naar de verbrandingskamer te optimaliseren», zegt Simon Hyde van ESA.

«De ontwerpvrijheid die ALM biedt, maakt het ESA mogelijk om het aantal onderdelen van de injectorsamenstelling terug te brengen tot één, waar dit bij conventionele fabricage vijf onderdelen waren. Hierdoor worden veel risicovolle afdichtingslassen overbodig, die bij de oude werkwijze nodig waren om een betrouwbaar hydraulisch inspuiten te waarborgen.

Dit leidt zowel tot lagere kosten als tot een aanzienlijk kleiner risico.» Door verwerving van de volledige controle over het ALM-productieproces bereikt LayerWise een homogene microstructuur met een relatieve dichtheid tot 99,98% voor een toenemend aantal metalen en legeringen inclusief titanium.

ALM is ook geschikt voor het fabriceren van een thermisch injector-ontwerp dat voorkomt dat warmte teruggezogen wordt naar de gevoelige aandrijfkleppen en naar het ruimtevaartuig zelf. De afwezigheid van toegangsbeperkingen voor gereedschappen maakt een herontwerp van de thermische standoff mogelijk door het beheersen van de geleidbaarheid met in plaats daarvan gebruikmaking van een metalen stellage.

Gebouwd uit vluchtgeschikt titaniummateriaal (Ti6Al4V), benaderen de injectoronderdelen naar verluidt 'momenteel al de productbetrouwbaarheidswaarborgen van de ruimtevaartsector en de ontwerpbehoeften van de raketmotorontwerper'.

Gescheiden kamerfuncties
De verbrandingskamers van compacte in-satellite motoren bestaan doorgaans uit een convergent-divergent mondstuk met een niet-ondersteund mondstuk als uitgang. De drijfgasreacties gaan nog door in de convergente sectie, voordat de uitstromende gassen door de smalle opening naar de divergente sectie stromen waar ze supersonisch uitzetten.



Bestaande kamers zijn ontworpen om niet-operationele belastingen tijdens de lancering te kunnen weerstaan, waarbij met een grotere wanddikte deze tijdelijke belastingen het hoofd worden geboden. Eenmaal onderweg en operationeel hoeven de kamers niet een dergelijke wanddikte te bezitten.

Simon Hyde zegt dat ALM het toeliet om de kamerfuncties te scheiden tussen operationele en niet-operationele belastingen. Intuïtief vertaalt zich dit in strut-werk ribben die de dunne verbrandingskamerwand en de gelaste flens voor de bevestiging van het expansiemondstuk ondersteunen.

In plaats van het ruwe strut-werk produceerde LayerWise de draagstructuur als ALM low-density mesh. Omdat de volumetrische dichtheid slechts 12% is, levert ALM potentieel een grote reductie in verbrandingskamergewicht en verbetering van de structurele veiligheidsmarges.

De werkelijke verbrandingskamer bestaat niet uit Ti6Al4V-materiaal, maar uit een legering met een zeer hoog smeltpunt (bijvoorbeeld op basis van niobium, molybdeen, tantaal, wolfraam en/of rhenium) om de extreme verbrandingswarmte te kunnen weerstaan.

Nader onderzoek van dit revolutionaire verbrandingskamerontwerp omvat de studie van de isotropie van deze scaffold in het spanningsveld evenals de gedetailleerde thermische impact ervan. Aan de ene kant verhoogt deze mesh de effectieve oppervlak-emissiviteit, en aan de andere kant beïnvloedt het de warmtefluxen rond de kamer.

Grootschalige ALM
Bijkomend onderzochten ESA-ingenieurs ALM voor het vervaardigen van een expansiemondstuk met een uitgangsdiameter van bijna 50 centimeter. Dit is overigens waarschijnlijk het grootste SLM-onderdeel ooit gebouwd.

De spanning in het mondstuk is verhoudingsgewijs laag en het minimaliseren van de overhangende massa is van cruciaal belang voor een betere marge op het cantilevermotorontwerp. Het ALM-expansiemondstuk werd in titanium (Ti6Al4V) gefabriceerd, dat grotendeels aan de mechanische en thermische vereisten voor expansie voor het mondstuk voldoet.

Volgens Hyde biedt ALM onmiskenbare fabricagevoordelen ten opzichte van traditionele spin-forming van metalen plaatmateriaal, wat in feite alle ontwerpflexibiliteit doodt. Met ALM kunnen de motorprestaties worden getuned naar klantspecifieke voortstuwingsprofielen, wat vele ontwerpopties tot laat in het productieproces open houdt. << (foto's: LayerWise)
door Rob Snoeijs, LayerWise

Registreer voor e-Krant

Reageer of publiceer aanvullende informatie
Mis ook dit niet...

VITO opent dochter-onderneming in Verenigde Arabische Emiraten

VITO heeft haar dochter-onderneming VITO (Arabia Science and Technology Consultancy LLC) in de Verenigde Arabische Emiraten geopend. Dit is dit het derde regionaal bedrijf van VITO.

Overspanning met hoogspanningslijn voor Schelde in Antwerpse haven

In de Antwerpse haven zijn de voorbereidende werken gestart voor de overspanning van de Schelde met een nieuwe hoogspanningslijn. Dit is onderdeel van het Brabo-project van Elia.

Industriële automatisatie: Belgische bedrijven gaan ervoor - artikel

In het kader van de Agoria-campagne ‘Make it in Belgium’zaten 4 ‘verborgen parels’ van de automatisering rond de tafel. Ze hadden het over innovatie in de machinebouw en productiesystemen.

Besix behaalt BIM-certificaat niveau 2

Besix Contracting behaalde in december 2017 via haar Engineering-afdeling het BIM Level 2-certificaat van BSI Group, door te voldoen aan de eisen van de norm PAS 1192-2 (ontwerp en bouw).

Wetenschapper Timothy Noël ontvangt prestigieuze chemie-prijs

Noël ontvangt de DECHEMA-prijs als erkenning voor zijn baanbrekende werk op het gebied van continue fotochemische conversie in microkanaalsystemen.

6,7 miljoen euro voor nieuwe middelen tegen taaislijmziekte

De Europese Commissie stelt hiervoor 6,7 miljoen euro beschikbaar aan ruim veertig Europese centra, waaronder de Katholieke Universiteit Leuven en de Europese Cystic Fibrosis Stichting.

Schneider Electric installeert datacenter voor AZ Damiaan ziekenhuis

Het AZ Damiaan ziekenhuis te Oostende maakte voor de installatie en het onderhoud van zijn datacenter gebruik van de flexibele oplossingen van Schneider Electric.

Whitepaper Sirris: ’De circulaire economie en nieuwe waardecreatie’

Sirris publiceerde een witboek over de opportuniteiten van de circulaire economie. Het neemt het thema op in nauwe samenwerking met Agoria.

Partners