Ursa Major: Innovation in der Luft- und Raumfahrtantriebstechnik durch additive Fertigung
Das amerikanische Unternehmen revolutioniert sowohl Antriebssysteme als auch den 3D-Druck selbst, indem es Produktionsprozesse digitalisiert und Lösungen für die flexible Fertigung von Raketentriebwerken entwickelt.
Ursa Major, gegründet 2015 mit Sitz in Ohio und Colorado, hat die additive Fertigung zum Kern seiner Produktionsstrategie gemacht. Das Unternehmen, das über 300 Mitarbeiter beschäftigt, entwickelt kritische Komponenten für den Weltraumstart, Hyperschallsysteme, Feststoffraketentriebwerke und Antriebe für den Weltraum.
Das Hadley-Triebwerk stellt einen bedeutenden Meilenstein dar: 80 % seiner Masse bestehen aus metallischen 3D-gedruckten Teilen.
- Ursa Major stellt Triebwerke her, bei denen 80 % der Masse aus 3D-gedruckten Komponenten bestehen.
- Das Unternehmen digitalisiert die additive Fertigung, um deren Komplexität zu reduzieren.
- Der Lynx-Prozess kombiniert AM, Verbundwerkstoffe und Robotik für die flexible Fertigung von Feststoffraketentriebwerken.
Vom Rapid Prototyping zur Serienproduktion
Die additive Fertigung hat sich von einem Werkzeug für schnelle Iterationen zu einer vollständigen Fertigungslösung für komplexe Antriebskomponenten entwickelt.
“Wir sind Experten in der Antriebstechnik”, sagt Nick Doucette, Vice President Operations bei Ursa Major.
Der anfängliche Ansatz des Unternehmens sah die Nutzung des 3D-Drucks hauptsächlich zur Beschleunigung der Entwicklung vor.
“Der einzige Weg, Investoren anzuziehen, war zu zeigen, dass wir ein fortschrittliches Raketentriebwerk bauen können”, erklärt Doucette. “In 12-18 Monaten mussten wir von Null zu einem funktionierenden System kommen. Wir haben so viel wie möglich gedruckt, weil es der schnellste Weg war, komplexe Komponenten zu erhalten”.
Diese Notwendigkeit hat die additive Fertigung von einem Hilfswerkzeug zu einer zentralen Produktionstechnologie verwandelt.
Digitalisierung der additiven Fertigung
Ursa Major geht die Grenzen des 3D-Drucks an, indem es ihn als digitale Technologie behandelt, die eher mit Algorithmen als mit menschlichem Fachwissen optimiert werden soll.
Das Unternehmen hat strukturelle Probleme in der aktuellen additiven Fertigung identifiziert. Zu viel Kapazität ist an proprietäre und undurchsichtige Maschinenfunktionen gebunden. Zu viel spezialisiertes Fachwissen ist erforderlich, um die additive Fertigung effektiv zu implementieren.
Um die Produktion zu skalieren, investiert Ursa Major in die Reduzierung der inhärenten Komplexität der additiven Fertigung. Der Ansatz basiert auf umfassender Datenerfassung, Algorithmenentwicklung und Kooperationen.
Ursa Major behandelt die additive Fertigung als digitale Technologie, die durch Code optimiert werden kann, anstatt sich ausschließlich auf menschliches Fachwissen zu verlassen.
Lynx: flexible Produktion für Feststoffraketentriebwerke
Der Lynx-Prozess reagiert auf die wachsende Nachfrage nach Feststoffraketentriebwerken, indem er additive Fertigung, Verbundwerkstoffe und Robotik für eine vielseitige Produktion kombiniert.
Feststoffraketentriebwerke (SRM) werden für militärische Anwendungen wie Raketen und einige Kategorien von Trägerraketen benötigt. Sie sind langfristig leicht lagerbar und weniger komplex zu bauen als Flüssigtreibstofftriebwerke.
“Feststoffraketentriebwerke sind interessant, weil man nicht wirklich ein Triebwerk entwickelt. Man baut einen Produktionsprozess”, erklärt Doucette.
Die Herausforderung der Vielfalt
Die USA verwenden 35–40 verschiedene Raketentypen, dazu kommen etwa ein Dutzend weitere unter Berücksichtigung der Verbündeten. Die Nachfrage ist mit dem Krieg in der Ukraine und den darauffolgenden Konflikten drastisch gestiegen.
Vor diesem Anstieg hatten Hersteller von Feststoffraketentriebwerken Produktionslinien stillgelegt oder geschlossen. Dies hinterlässt die Verteidigungsbranche mit einem Mangel an Lagerbeständen und Lieferanten.
Robotergestützte Lösung
Der von Ursa Major entwickelte Lynx-Prozess kombiniert additive Fertigung und Verbundwerkstoffe mit Robotik, um flexibel jede Art von benötigtem Feststofftriebwerk herzustellen.
“Jeder denkt sofort: ‘Druckt den explosiven Teil’”, sagt Doucette. “Aber das ist nicht das Problem. Der eigentliche Engpass, den Lieferkette und Kunden gelöst haben wollen, ist der Produktionsprozess für die Gehäusegeometrie”.
Konventionelle Produktionslinien sind auf bestimmte Motordurchmesser spezialisiert. Ihre Umstellung auf andere Produkte erfordert erhebliche Zeit und Ressourcen.
Auswirkungen auf Verteidigung und Luft- und Raumfahrt
Die Produktionsflexibilität wird zu einem strategischen Vorteil in einem Umfeld mit variabler Nachfrage und der Notwendigkeit schneller Reaktion.
Der Ansatz von Ursa Major geht direkt auf die Einschränkungen traditioneller Produktionslinien ein. Die Fähigkeit, schnell zwischen verschiedenen Motorkonfigurationen zu wechseln, entspricht den Anforderungen des Verteidigungssektors.
Die Kombination aus Digitalisierung der additiven Fertigung und flexiblen Produktionsprozessen positioniert das Unternehmen als Innovator sowohl in der Antriebstechnik als auch in den Produktionstechnologien selbst.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Fragen & Antworten
Wie viel des Hadley-Triebwerks ist 3D-gedruckt?
80 % der Masse des Hadley-Triebwerks bestehen aus metallischen 3D-gedruckten Komponenten. Dies stellt einen bedeutenden Meilenstein für Ursa Major im Einsatz der additiven Fertigung dar.
Was ist das Ziel von Ursa Major bei der Digitalisierung der additiven Fertigung?
Das Unternehmen strebt an, die inhärente Komplexität der additiven Fertigung zu reduzieren, indem es sie als digitale Technologie behandelt, die durch Algorithmen optimiert werden kann. Ziel ist es, die Abhängigkeit von spezialisiertem menschlichem Know-how und undurchsichtigen proprietären Funktionen zu überwinden.
Warum hat Ursa Major initially den 3D-Druck gewählt?
Der 3D-Druck wurde gewählt, um die Entwicklung zu beschleunigen und innerhalb von 12 bis 18 Monaten von null auf ein funktionierendes System zu kommen. Es war der schnellste Weg, um komplexe Komponenten zu erhalten, die Investoren anziehen sollten.
Was umfasst der von Ursa Major entwickelte Lynx-Prozess?
Der Lynx-Prozess kombiniert additive Fertigung, Verbundwerkstoffe und Robotik. Diese Integration ermöglicht eine flexible Produktion von Feststoff-Raketentriebwerken.
Wo hat das Unternehmen Ursa Major seinen Sitz?
Ursa Major ist ein amerikanisches Unternehmen, das 2015 gegründet wurde und operative Standorte in Ohio und Colorado unterhält. Das Unternehmen beschäftigt über 300 Mitarbeiter, die auf Antriebstechnik spezialisiert sind.
