Nell’ambito dell’iniziativa “AM Maturation” finanziata dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA), OHB System AG e il Fraunhofer IAPT hanno sviluppato e validato una catena di processo completa per la realizzazione di componenti satellitari mediante fusione laser a letto di polvere (PBF-LB/M). L’obiettivo primario è garantire la riproducibilità, la qualità e la sicurezza richieste per le missioni spaziali, allineandosi agli standard di progettazione e collaudo adottati in ambito aerospaziale.
Linee Guida di Progettazione e Parametri di Processo
Per soddisfare i vincoli imposti dall’ambiente orbitale, il team ha definito regole precise di progettazione: spessori minimi, distanze di separazione e caratteristiche di raffreddamento integrate. Sono stati inoltre stabiliti set di parametri laser—potenza, velocità di scansione, spessore di letto di polvere—per i materiali in titanio grado 5 e in lega di alluminio AlSi10Mg. Questi parametri hanno consentito di ottenere densità di quasi il 100% e microstrutture omogenee, prerequisiti per la durabilità in condizioni estreme di temperatura e vuoto.
Componenti Testati e Ottimizzazione Topologica
Tre parti critiche sono state selezionate per la convalida:
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Elemento di collegamento strutturale, destinato a connettere tralicci di supporto nelle piattaforme di carico utile.
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Supporto per ruota di reazione, fondamentale per il controllo dell’assetto del veicolo spaziale.
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Doppio specchio, impiegato nei sistemi ottici per orientamento e telemetria.
Applicando algoritmi di ottimizzazione topologica, il team ha ridotto fino al 45% il peso degli elementi senza compromettere le proprietà meccaniche e termiche. Nel caso del doppio specchio, l’introduzione di supporti ottimizzati alla base di montaggio ha migliorato la stabilità termica durante i cicli di riscaldamento e raffreddamento. Il supporto della ruota di reazione ha ricevuto sistemi di fissaggio integrati, semplificando le operazioni di assemblaggio a bordo.
Verifiche Qualitative e Certificazioni
Per assicurare la conformità agli standard ESA ed ECSS, ogni componente è stato sottoposto a test non distruttivi con tomografia a raggi X e ultrasuoni, seguiti da prove meccaniche di trazione e fatica a temperatura controllata. Le superfici interne sono state esaminate al microscopio elettronico per rilevare eventuali inclusioni o porosità residue. Grazie a questa rigorosa procedura di collaudo, OHB System AG ha potuto integrare i pezzi nei prototipi di satellite senza necessità di ulteriori lavorazioni.
Scalabilità della Catena di Fornitura
Oltre ai risultati sui singoli componenti, il progetto ha previsto la definizione di un modello di approvvigionamento scalabile: dalla selezione dei fornitori di polveri metalliche certificati al controllo qualità in ingresso, fino alla tracciabilità completa dei lotti durante la produzione. Fraunhofer IAPT si occupa della formazione dei tecnici e della documentazione di processo, mentre OHB System AG coordina la logistica e l’integrazione nei prodotti finali.
Prospettive di Sviluppo
Con questa catena di processo qualificata, OHB e Fraunhofer IAPT puntano a estendere l’applicazione della PBF-LB/M anche a sottosistemi come piastre di montaggio per pannelli solari, strutture di supporto per sensori e componenti termici complessi. L’esperienza maturata nel progetto “AM Maturation” servirà come base per future missioni di esplorazione e per lo sviluppo di satelliti di nuova generazione, integrando produzione additiva e sistemi di controllo qualità all’avanguardia.
