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

Een blik achter de schermen bij Esterline - artikel

Qarman CubeSat moet nieuwe re-entry technologie beproeven - artikel

CubeSat satellietnetwerk wordt uitgezaaid - artikel

AMOS ontwerpt ’s werelds grootste zonnekijker

ESA keurt bouw van ruimtetelescoop PLATO goed

België heeft zijn eerste Industrie 4.0-fabriek te pakken - artikel

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Energy Efficiency in Industry

Building 904, Technologiepark, Zwijnaarde

van 9/05/2017 tot 12/12/2017

Club continu verbeteren

Hotel-restaurant Van Der Valk Nazareth

maandag 23 oktober 2017

Studiedag "Verbinden van ongelijksoortige materialen"

BluePoint Brussels

dinsdag 24 oktober 2017

Haal geld uit uw industrieel afval

Berchem

dinsdag 24 oktober 2017

Expert in lean en productiemanagement

Tramstraat 63 - 9052 Gent

woensdag 25 oktober 2017

EP&C: Gratis workshop patent aanvragen

Turnhout

woensdag 25 oktober 2017

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

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)

Nieuw innovatief bedrijfsnetwerk Offshore Energie opgericht

Keuze van de redactie

(18/10) imec en de UGent openen testruimte voor smart home toepassingen

(16/10) Financieringsronde Arkite levert 1,6 miljoen euro op

(12/10) Onderzoekers leggen ontstaan van huidmelanoom bloot

(10/10) Plak voor diepe geothermiecentrale van VITO in Mol

(5/10) Materialise groeit met reuzenstap in metaal printen

(2/10) Dual fuel baggerschip ‘Scheldt River’ gedoopt bij DEME

>> 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...

Biomedische starter ontwikkelt biomarkers voor alzheimerdiagnose

De biomedische starter Epilog (een spin-off van de UGent, imec) gaat samenwerken met de UAntwerpen en wil op korte termijn biomarkers voor de ziekte van Alzheimer ontwikkelen.

Innovatie: we zijn goed, maar niet top - column

Vlaanderen is één van de tien meest innovatieve regio's in Europa. Dat blijkt uit een vergelijkende studie door Agoria. We moeten onze ambities opschroeven en tegen 2025 mikken op de top 5.

Goedkeuring uitbreiding ontmantelingsvergunning Belgoprocess

Belgoprocess, het bedrijf dat instaat voor het beheer van radioactief afval, diende de aanvraag voor deze uitbreiding van de vergunning in de zomer van 2016 in. Deze werd nu goedgekeurd.

Netbeheerders lanceren gratis lespakket over energie en energiebesparing

Netbeheerders Elia, Eandis en Infrax hebben ElectriCITY, een lespakket en speldoos over energie en energiebesparing voor leerlingen tussen 10 en 14 jaar, gelanceerd.

Help, de voorraad technici is opgebruikt - invitatie

Gemotiveerde techniekers, met de juiste kennis en gepaste vaardigheden, zijn cruciaal voor de operationele slagkracht van uw onderneming. Maar helaas zijn ze bijzonder dun gezaaid.

UHasselt en Qatar University gaan samenwerken

Het Instituut voor Mobiliteit van de UHasselt gaat samenwerken met Qatar University. Rector Luc De Schepper en een Qatarese delegatie ondertekenden hiervoor een Memorandum of Understanding.

Sonaca gaat voor computergestuurd onderhoud - artikel

Vier jaar geleden won Claude Schuler bij Sonaca de maintenance award voor zijn doortastende en innovatieve aanpak. Ondertussen is het luchtvaartbedrijf alleen maar gegroeid.

Financieringsronde Arkite levert 1,6 miljoen euro op

Arkite, een snelgroeiend Industrie 4.0 bedrijf, heeft in een tweede financieringsronde meer dan 1,6 miljoen euro extra kapitaal opgehaald onder leiding van Capricorn Venture Partners.

Miniatuur Neptune
servobesturing

De Neptune servobesturing behoort tot het standaard pakket van Ingenia, maar is met een afmeting van 40 x 40 mm alles behalve standaard te noemen. Met dit zeer compacte formaat behoort deze besturing tot de kleinste van de wereld. Lees snel meer over deze besturingen!

Moderne look & feel met TwinCAT HMI

UCLL en Pukkelpop gaan samen voor duurzaamheid: de gloednieuwe TwinCAT HMI van Beckhoff Automation wordt gebruikt voor de visualisatie van de prestaties van de zonnepannelen en batterijen. Hiermee realiseerde UCLL een energieneutrale stand op Pukkelpop. >>

Partners

Partners