FSW der Ariane 5 & 6 der ESA


Rührreibschweißen von Ariane-Raketen der Europäischen Weltraumorganisation ESA


Ariane 5, 1 und 6 im Größenvergleich:    

    

Ariane 5 und 1, Musée de l’air et de l’espace, Le Bourget

Ariane 5 und 1, Musée de l’air et de l’espace, Le Bourget

© PlineCC-BY-SA-2.5

     

Reibrührgeschweißte Ariane 6

Ariane 6

© SkywalkerPLCC-BY 3.0

     


Die Trägerraketen der Ariane-Serie wurden im Auftrag der Europäischen Weltraumorganisation ESA entwickelt wurde und sind seit 1996 mit zunehmendem Erfolg für die unbemannte Raumfahrt im Einsatz. 

    

Motorträgerrahmen der Ariane 5

Beim Zweiten Internationalen FSW-Symposium stellte die niederländische Fokker Space am 26.-28. Juni 2000 in Götheburg die Ergebnisse einer Industrialisierungsstudie  zum FSW-Überlappnahtschweißen von 2,5 mm dicken Blechen aus 7075-T7351 (AlZnMgCu1.5) des Motorträgerrahmens der kryogenen Hauptstufe der Ariane 5 Rakete vor, die zuvor am TWI in Cambridge durchgeführt worden war (Applying FSW to the Ariane 5 Motor Thrust Frame).[1]

 

Dabei wurde ein im Grundlagenforschungsprogramm des TWI entwickeltes Werkzeug für Überlappnähte weiterentwickelt, wobei eine der Einsatz einer zweite Schulter, die auf Höhe der Berührebene der beiden Bleche liegt eingesetzt wurde. Der ins untere Blech eintauchende Teil des Pins dieses MultiStage™-Werkzeugs hatte einen kleineren Durchmesser als der obere Teil des Pins und ein fünfeckig abgeflachtes Profil, um die Oxide aufzubrechen und zu verrühren.[2]

    

Tanks der Ariane 6

Die Wasserstofftanks der Ariane 6, die aus Tankböden und Zylinderpanelen bestehen, werden bei MT Aerospace in Augsburg rührreibgeschweißt und anschließend im ArianeGroup-Produktionszentrum in Bremen in die Oberstufe der neuen Ariane 6 integriert. Dafür wurde Anfang 2018 in eine große FSW-Anlage in einer neuen Halle bei MT Aerospace in Augsburg installiert.[3][4]

   

Reibrührgeschweißte Tankstrukturen auf einem Messestand

Reibrührgeschweißte Tankstrukturen auf einem Messestand von Uniweld und Hage

© AluStir, 2018

   

Das FSW-Verfahren wurde bei der Ariane A5ME erstmals für Flughardware zugelassen und erfolgreich angewendet.[5] Zuvor dauerte das Vorbereiten der Bauteile für die jeweils 10 minütigen WIG-Schweißungen jeweils mehr als drei Stunden.[5] Mit der neuen Rührreibschweiß­mas­chine wird die Rüstzeit erheblich verkürzt, die Parameter werden aufgezeichnet und die die Bauteile per Ultraschall geprüft, so dass in Zukuft statt 30 etwa 90 Tankdome pro Jahr gefertigt werden können.[3][4]

 

   

Reibrührgeschweißte Tankstrukturen auf einem Messestand
Reibrührgeschweißte Tankstrukturen auf einem Messestand

Reibrührgeschweißte Tankstrukturen auf einem Messestand von Uniweld und Hage

© AluStir, 2018

    

Für die Entwicklung der Komponenten der neuen Ariane 6 hat MT Aerospace, ein Tochterunternehmen des Raumfahrtkonzerns OHB, nach eigenen Angaben mehr als 35 Mio € als Risk-Sharing-Partner investiert.[3][4]

   

 

Reibrührgeschweißte Tankstrukturen auf einem Messestand
Reibrührgeschweißte Tankstrukturen auf einem Messestand

Reibrührgeschweißte Tankstrukturen auf einem Messestand von Uniweld und Hage

© AluStir, 2018

 

Weblinks

Quellennachweise

  1. M J Brooker, A J M van Deudekom, S W Kallee und P D Sketchley: Applying Friction Stir Welding to the Ariane 5 Main Motor Thrust Frame. Zweites Internationales FSW.Symposium, Götheburg, 26.-28. Juni 2000 (siehe auch SAO/NASA Astrophysics Data System).
  2. Stephan W. Kallee, E. Dave Nicholas und Wayne M. Thomas: Reibrührschweißen: Erfindung, Innovationen und IndustrialisierungSeminar 'Rührreibschweißen (FSW) - ein modernes Fügeverfahren', Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt (SLV) Berlin-Brandenburg, 20. März 2002.
         
  3. Ulrike Ebner: Erster Tank für Ariane-6-Oberstufe geliefert. Flug Revue, 5. April 2018.
       
  4. MT Aerospace liefert ersten Tank für Ariane 6 an ArianeGroup in Bremen.
       
  5. Hans Steininger (CEO MT Aerospace AG): Europas unabhängiger Zugang zum Weltraum: Ariane 6. 4. Bodensee Aerospace Meeting Lindenberg,10. März 2015.

  6. F. Marie, S. Pauleau, J. Salou und D. Deloison  (Ariane Group SAS, AGS) sowie M. Kahnert: Development and industrialization of FSW for Ariane 6 propellant tanksFSWP 2019, 6th International Conference on Scientific and Technical Advances on Friction Stir Welding & Processing, Louvain-la-Neuve - 11, 12 and 13 September 2019, Université catholique de Louvain - Belgium (Siehe auch  php-Datei mit Links zu den Abstracts).