Vattenskärning löser framtidens raketforskning
Att skicka upp satelliter i omloppsbana är i dag en stor och global industri. I Sverige finns världens ledande leverantör av nyttolastadaptrar och separationssystem för kommersiella bärraketer. Företaget tillverkar system som är kompatibla med alla kommersiella satellitbussar i världen i dag. Marknadsledarskap innebär att ständigt söka nya sätt att utveckla rakettekniken ännu mer. Den här gången ledde det till nya sätt att bearbeta företagets tjocka kolfibermaterial.
Syftet med nyttolastadaptern och separationssystemet är att föra ut en satellit i omloppsbana. Systemen ser till att satelliten och raketen förblir säkert fästa vid varandra under den tuffa färden ut i rymden och placerar sedan den värdefulla nyttolasten i omloppsbana med precision.
Dagens nyttolastadapter är tillverkad i aluminium och kolfiberteknik. De två delarna är noggrant bultade samman till en stor kon med en diameter på flera meter. Konstruktionen har imponerande prestanda. Över 600 separationer har genomförts i omloppsbana med 100 procents framgång.
Men beräkningar har visat att nyttolastadaptrar i 100 % kolfiber skulle ge betydligt lägre vikt och högre styvhet. En konstruktion som skulle kunna öka både raketens effektivitet och avkastningen på investeringen. I stället för att bulta ihop de två adapterdelarna skulle samma konstruktion som i limträbalkar kunna användas – fingerskarvar. En konstruktion som ger en stor kontaktyta och en stark fog och som lämpar sig för att foga samman likartade material.
Eftersom varken fräsning eller sågning gick att använda för att bearbeta den här typen av konstruktion kontaktades Water Jet Sweden för att genomföra provskärningar med vattenskärning.
– Komplexa geometrier i kolfiber är generellt svåra att bearbeta effektivt utan vattenskärningsteknik, förklarar Tony Ryd, CTO på Water Jet Sweden.
Testet utfördes genom att skära 47 mm långa fingerskarvar i ett konformat, 12 mm tjockt kolfibermaterial med en omkrets på 7,2 meter. Snittet krävde en tolerans på 0,1 mm runt hela omkretsen för att delarna säkert skulle kunna limmas samman. Ett mycket avancerat FiveX-maskinsystem från Water Jet Sweden valdes för testet.
– Vårt FiveX-maskinsystem är unikt eftersom det kombinerar extrem precision med fullständig abrasiv 3D-skärning. Det är särskilt utformat för den här typen av avancerade applikationer och skär med en repeterbarhet på +/- 0,025 mm, berättar Tony Ryd.
Testet var lyckat och gav två tydliga slutsatser. För det första visade det att nyttolastadaptrar helt i kolfiber är möjliga på framtida bärraketer, och för det andra att abrasiv vattenskärning är en lämplig skärteknik för kolfibermaterial och framtidens raketteknik.
