Spacecopter – Ein neuartiger Ansatz für wiederverwendbare Trägerraketen

Spacecopter – Ein neuartiger Ansatz für wiederverwendbare Trägerraketen

Spacecopter Plakat

Das Spacecopter-Konzept bietet einen neuartigen Ansatz für die Wiederverwendung von Trägerraketen der nicht nur die Transportkosten für Nutzlasten drastisch reduzieren wird, sondern auch das Potenzial hat die Raumfahrt grundlegend zu revolutionieren. Durch die Kombination von bekannten und erprobten Technologien aus den Bereichen Automotive, Elektroflug und chemischen Batterien ist das Spacecopter-Projekt eine risikoarme aber gleichzeitig hoch innovative Antwort auf das Problem der hohen Transportkosten für orbitale Nutzlasten. Die Verwendung von elektrisch angetriebenen Propellern für die erste Startphase und für die Rückführung der Raketenstufen zur Erdoberfläche wird nicht nur die Kosten reduzieren, sondern auch die mechanischen und akustischen Lasten für die Nutzlast vermindern. Das Spacecopter-Konzept wird einen Betrieb erlauben, der lediglich eine kurze technische Überprüfung zwischen zwei Flügen benötigt. Der Betrieb ist so sehr ähnlich zu dem Betrieb eines kommerziellen Flugzeugs. Dies wird nicht nur völlig neue Marktperspektiven und Geschäftsmodelle für die Kunden von Startdienstleistungen ermöglichen, sondern auf lange Sicht auch alle konventionellen Verlustraketen vom Markt verdrängen.

Benefits:

  • Kostenreduktion für Startdienstleistungen von bis zu 80%
  • Geringe Umweltbelastung und geringer “Carbon Footprint”
  • Geringe mechanische und akustische Belastung für die Nutzlast
  • Hohe Zuverlässigkeit
  • Luftverkehrsähnlicher Betrieb

Additive Space GmbH
Sascha Larch
sascha.larch@additive-space.com
Dr. Alexander Schwandt
Alexander.schwandt@additive-space.com
www.additive-space.com

MAS-Tech Lösungen – Smartify your component

MAS-Tech Lösungen – Smartify your component

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In der Fertigung gibt es einen großen Bedarf an ausgefeilteren Datenanalysen – ein Bedarf, der von mehreren Akteuren aus der Industrie an uns herangetragen wurde. Bei der Vorstellung einfacher Deep-Learning-Inferenzmodelle, die wir auf einem Smartphone ausgeführt haben, haben wir großes Potenzial für die Parameteroptimierung von CNC-Fräsen, die bessere Auswahl von Ausschuss bei 3D-gedruckten Teilen oder in Drehmaschinen festgestellt. In ähnlicher Weise müssen viele Daten im Weltraum verarbeitet, Raumschiffkomponenten vor dem Start am Boden getestet und/oder die gesammelten Daten am Boden analysiert werden. Dies kann durch KI-basierte Datenanalyse aller Arten von Sensoren automatisiert werden. Wir befinden uns derzeit in der Prototyping-Phase eines Bohrkopfs in einer CNC Fräse, o.ä., um die Netzwerke zu trainieren und die generische Datenplattform einzurichten. In einem zweiten Schritt will MAS-Tech den Ansatz der CNC-Sensor-Analyse auf die Telemetriedaten von ESA‘s Gaia erweitern, die (unseres Wissens) manuell verarbeitet werden; und ähnliche Anwendungsszenarien im Weltraum addressieren. Als nächstes wenden wir uns an die Kunden. Der gesamte verfügbare KI-basierte Sensormarkt, aber auch der bedienbare Markt, ist enorm und wächst rasant, insbesondere in Deutschland mit den vielen mittelständischen Maschinenbau-Unternehmen.

Benefits:

  • Generische Datenplattform
  • Holistischer Ansatz zur Sensordatenanalyse
  • Plattformunabhängig, skalierbar und anpassungsfähig
  • Verlässliche (und dokumentierte) Entscheidungen
  • Reduzierung des Aufwands für qualifizierte Fachkräfte

MAS-Tech Solutions
Maximilian Binder
binder.maximilian93@gmail.com
Amelie Erben
amelie.erben@tum.de
Severin Reiz
s.reiz@tum.de

HERA – Kombination aus aktivem und passivem Wärmemanagementsystems für Batterien von Elektrofahrzeugen mit tragender Struktur

HERA – Kombination aus aktivem und passivem Wärmemanagementsystems für Batterien von Elektrofahrzeugen mit tragender Struktur

Visuell

Batterien in Elektrofahrzeugen müssen innerhalb eines engen Temperaturfensters betrieben werden, um eine maximale Reichweite und eine lange Lebensdauer bereitstellen zu können. Lastspitzen wie schnelles Laden und hohe Beschleunigungen oder kalte/warme Umgebungsbedingungen können dazu führen, dass die Batterie dieses Fenster verlässt. Derzeit werden große aktive Wärmemanagementsysteme eingesetzt, um Lastspitzen abzufangen und ein Aufheizen oder Abkühlen der Batterie zu verhindern. Diese aktiven Systeme verbrauchen eine große Menge an Energie und bedeuten eine zusätzliche Masse. Trotzdem sind sie oft nicht in der Lage, die optimale Betriebstemperatur dauerhaft zu halten, was zu einer Degradation der Batteriezellen führt. Bei HERA puffern wir Lastspitzen durch Latentwärmespeicherung in passiven Komponenten auf der Basis von Phasenwechselmaterialien (PCM). Um dies so effizient wie möglich zu gestalten, haben wir eine intelligente Struktur entwickelt, die eine effektive Speicherung der in der Batterie erzeugten Wärme im PCM mit einem maßgeschneiderten aktiven Kühlsystem koppelt. Auf diese Weise können Lastspitzen ausgeglichen werden, wodurch sich die Reichweite erhöht und sich die Lebensdauer der Batterie verlängert. Die Struktur basiert auf dreifach periodischen Minimalflächen (TPMS), die auch eine effiziente massenspezifische mechanische Belastbarkeit ermöglicht.

Vorteile:

  • Gewichtseinsparung durch tragende Struktur
  • Möglichkeit, diese Strukturen konventionell herzustellen (keine additive Fertigung notwendig)
  • Hohe Anpassungsfähigkeit durch maßgeschneiderte Geometrie
  • Breites Spektrum an weiteren Anwendungen wie elektrische Luftfahrt, Wärmepumpen, wiederverwendbare Raketen oder Energiespeicher für die Netzstabilität

Institut für Strukturmechanik und Leichtbau
RWTH Aachen
Tobias Meinert
tobias.meinert@sla.rwth-aachen.de
rwth-aachen.de

Neue Plattform für biologische Mikrogravitationstests

Neue Plattform für biologische Mikrogravitationstests

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Micro G Scope (MGS) gilt als eine innovative Herangehensweise für biologische Untersuchungen im Weltraum, bei der ein neuartiges Fluoreszenz-Kontakt-CMOS-Mikroskop und eine spezielle Anzuchtkammer in einen CubeSat eingebaut werden. Die technischen Anforderungen an die Weltraumbiologie
sind enorm, und der Aufwand, die Kosten zu senken und gleichzeitig die Präzision und Sicherheit zu erhalten, ist riesig. Ziel des Projekts ist es, das Problem der Zugänglichkeit (und der Kosten) von biologischen Tests im All zu lösen, indem nicht nur ein Instrument für biologische Experimente, sondern ein Komplettpaket an Dienstleistungen für Pharma- und Biotech-Unternehmen bereitgestellt wird, das Folgendes umfasst: Versuchsaufbau, Zellpräparation, mikroskaliges Fluoreszenzmikroskop und Kalibrierkammer. Das Mikrolabor könnte zudem leicht modifiziert werden, um alternative Experimente wie Samen- und Sporenkeimung, Embryologiestudien, Nährstoffproduktion im All und anderes unterzubringen. Micro G Scopes erstes Modell soll Krebsmedikamente im Weltraum testen, um Informationen darüber zu gewinnen, ob diese Medikamente unter reduzierter Schwerkraft wirken. Derzeit befindet sich das Projekt zwischen der SRR- (System Requirements Review) und der PDR-Phase (Preliminary Design Review).

Vorteile:

  • Neues Zellkammer- und Mikroskop-Design für biologische Experimente im Weltraum, basierend auf einer
    linsenlosen Bauweise ohne bewegliche Teile und in der Größe einer Kreditkarte
  • Geringere Kosten und Zeit für die Durchführung von Experimenten
  • Neuer Komplettservice für die Pharmaindustrie, bei dem Experimentvorbereitung, Missionsdurchführung
    und Datenüberprüfung für den Kunden transparent sind

JMP ingenieros SL
Jorge Remírez Miguel
jorge.remirez@jmpingenieros.es
Alfredo Martinez Ramirez
amartinezr@riojasalud.es
www.jmpingenieros.es

Kompaktes, intelligentes System für Weltraumunabhängigkeit (SISSI)

Kompaktes, intelligentes System für Weltraumunabhängigkeit (SISSI)

Metrom, Hartmannsdorf, Merlin, Smarthoch3, Smart³, Fr. Witt

In naher Zukunft wird der Aufbau lokaler Produktionsmöglichkeiten im Weltall erforderlich. Die Transportkosten und die Zeit bis zur Bereitstellung von Komponenten sind hierbei die wichtigsten Faktoren, welche die Herstellung und Reparatur vor Ort unabdingbar machen. Die bisher auf der Erde vorhandenen konventionellen Produktionsmöglichkeiten sind schwer, nicht transportabel und erfordern eine mechanische Genauigkeit der Maschinenstruktur, um die Genauigkeit am Werkstück zu erbringen. Roboter zur Bearbeitung sind nicht genau genug und bestehen aus unterschiedlichen Einzelkomponenten. Die Lösung hierfür ist die Entwicklung und Herstellung eines miniaturisierten Bearbeitungssystems auf Basis einer Parallelkinematik. Der modulare Grundaufbau sowie die inhärenten Merkmale der auf der Erde bewiesenen Funktionsweise werden neu ausgelegt, miniaturisiert gefertigt und in Betrieb genommen. Hierfür wurde SISSI geschaffen. Ein kleines Bearbeitungssystem, welches sich an die Umgebungsbedingungen anpassen kann und immer das optimale Ergebnis mit geringstmöglichem Ressourcenaufwand erzeugt.

Vorteile:

  • Mechanisch einfacher Aufbau mit Wiederholkomponenten
  • μ-genaue Präzision durch Selbstkalibrierung
  • Bearbeitung unter widrigen Umgebungen durch Staubschutz und Temperaturkompensation
  • Keine Grenzen der Bearbeitung durch Wechsel der technologischen Werkzeuge
  • Hohe Steifigkeit durch spezielle Gestellform
  • Geringer Energieverbrauch

Metrom Mechatronische Maschinen GmbH
Marcus Witt
marcus.witt@metrom.com
www.metrom.com

PhySens – Intelligente Systemwartung und Stromüberwachung

PhySens – Intelligente Systemwartung und Stromüberwachung

PhySens

Mit der Digitalisierung und der Energiewende wächst die Bedeutung von Messtechnik als Grundlage für die digitale Anlagenüberwachung und Prozessoptimierung. Bestehende Systeme, basierend auf Stromüberwachung, sind verbunden mit einem großen Installationsaufwand und fehlender Flexibilität, da zur Installation der Sensorik messprinzip-bedingt einzelne Adern eines Kabels umfasst werden müssen. Daher sind solche Systeme für viele Unternehmen, insbesondere in der Nachrüstung, unwirtschaftlich. Basierend auf Raumfahrttechnologien der ESA Rosetta Mission entwickelt die PhySens GmbH eine berührungslose, nicht invasive und einfach nachrüstbare Sensorik zur Strommessung. Der Sensor wird einfach auf ein Kabel aufgelegt und misst mithilfe räumlich aufgelöster Magnetfeldmessungen berührungslos Ströme in allen Adern gleichzeitig. Dadurch können mit der neuen Sensorik Abweichungen in Verbrauchskurven, die z.B. auf defekte Motoren oder Lagerschäden hinweisen, in schwer zugänglichen oder gekapselten Anlagen detektiert und klassifiziert werden. Dies ist für intelligentes Lastmanagement und vorausschauende Instandhaltung im Rahmen von Industrie 4.0 Anwendung oder für zukünftige, bemannte Raumfahrtanwendungen von großer Bedeutung.

Vorteile:

  • Neue berührungslose Stromsensorik basierend auf Raumfahrttechnologie
  • Voraussetzung für Industrie 4.0 und Digitalisierung
  • Risikoarme, einfache Installation und flexible Nutzung, auch für zukünftige Raumfahrtanwendungen

PhySens GmbH
Katharina Ostaszewski
k.ostaszewski@physens.de
www.physens.de

Künstliche Intelligenz für und aus Satellitenkonstellationen

Künstliche Intelligenz für und aus Satellitenkonstellationen

Stellai.space

Die Hauptakteure in der kommerziellen Raumfahrtindustrie suchen nach Möglichkeiten große Satellitenkonstellationen kostengünstig zu errichten, zu betreiben und zu warten. Es wird prognostiziert, dass im nächsten Jahrzehnt die Zahl der Satelliten in der Erdumlaufbahn von einigen tausend auf hunderttausend ansteigen wird. Der manuelle Betrieb einer so großen Anzahl von Satelliten mit herkömmlichen Kontrollzentren und Mitarbeitern wird sehr schwierig und teuer sein, weshalb Betreiber und Raumfahrtbehörden nach Möglichkeiten suchen, das Konstellationsmanagement zu automatisieren. Künstliche Intelligenz (KI) und Algorithmen des maschinellen Lernens können diese Bemühungen unterstützen. Die Vermeidung von Kollisionen mit Weltraummüll, der Aufbau und die Wartung des Kommunikationsnetzwerks, die Überwachung des Zustands der Satelliten und ihrer Betriebsroutinen sind nur einige der Aufgaben, die StellAI Space mit Hilfe der KI lösen will. Der Lösungsvorschlag des Unternehmens wird Daten von Hunderten von Satelliten, die bereits bestehende Konstellationen im Orbit bilden, als Input für Algorithmen des maschinellen Lernens verwenden. Das resultierende Modell wird für den Aufbau der Scale-up-Simulation mit Hunderttausenden von Satelliten verwendet und nutzt die KI, um die Autonomie der Konstellationen zu erreichen.

Vorteile:

  • Betrieb von Mega-Konstellationen
  • Automatisiert die Wartung von Satelliten
  • Minimiert Personalaufwand und Bodeninfrastruktur
  • Langfristige Nachhaltigkeit von Weltraumaktivitäten

StellAI Space
Buchloe, Deutschland
Vardan Semerjyan
info@stellai.space
www.stellai.space

RefresherBoxx

RefresherBoxx

RefresherBoxx

Im Weltraum ist Wasser ein kostbares Gut. Zu kostbar, um damit zu waschen. Auf der Internationalen Raumstation ISS tragen Astronaut*innen ihre Kleidungsstücke über einen längeren Zeitraum. Nach der Raumflugmission werden diese entsorgt. Die Firma Infinity GmbH hat die RefresherBoxx entwickelt, mit deren Hilfe jegliche Arten von Textilien gereinigt, desinfiziert und getrocknet werden können – ganz ohne den Verbrauch von Wasser oder Chemikalien. Durch die Kombination von verschiedenen physikalischen Methoden (Licht verschiedenster Wellenlänge, aktiver Sauerstoff, verschiedene Temperaturmodi und Luftdruckunterschiede) werden Bakterien, Pilze und Viren abgetötet und entfernt. Dadurch können Textilien materialschonend innerhalb von 30 Minuten erfrischt, wertvolle Ressourcen eingespart und Krankheiten des Menschen vorgebeugt werden.

Vorteile:

  • Desinfektion – beseitigt Bakterien, Pilze und Viren bis zu 99,99512 % und beugt so Gerüchen und Infektionen vor
  • Umweltfreundlich und ressourcensparend im Weltraum und auf der Erde einsetzbar
  • Für jedes Textil und Material geeignet

Infinity StartUp GmbH
Aachen, Deutschland
Sing-Hong Stefan Chang
stefan.chang@refresherboxx.com
refresherboxx.com

Additives Fertigungsverfahren zur metallischen Innenbeschichtung von CFK-Treibstofftanks

Additives Fertigungsverfahren zur metallischen Innenbeschichtung von CFK-Treibstofftanks

Additive manufacturing method for metallic coatings of CFRP

Treibstofftanks für Raketenstufen aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK) müssen zum Schutz des Materials vor aggressiven Treibstoffkomponenten und um die Dichtigkeit zu gewährleisten im Inneren mit einer metallischen Schicht (sog. Liner) verkleidet werden. Bislang werden diese Schutzschichten in einem teuren Fertigungsverfahren durch Umformen und Verschweißen von dünnwandigen Blechen hergestellt. Die Additive Space GmbH entwickelt ein thermisches Spritzverfahren, durch das metallische Beschichtungen schnell und kostengünstig im Inneren auf die CFK-Struktur aufgebracht werden können. Die Methode ermöglicht mehrere Schichten aus Metallen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften mit der minimal notwendigen Schichtdicke nacheinander aufzubringen. Neben der Sprühvorrichtung, die beispielsweise auf einen Industrieroboter montiert wird, sind keine weiteren, auf die Geometrie des jeweiligen Treibstofftanks abgestimmten Vorrichtungen, erforderlich.

Vorteile

  • Thermisches Spritzverfahren für sehr dünne Schichtdicken (≤ 100μ) mit geringer Massenerhöhung › Kosten- / Aufwandsreduzierung, da ein Metallliner nicht separat hergestellt werden muss
  • Keine geometriespezifischen Vorrichtungen notwendig – universelle Anlagennutzung
  • Moderates Entwicklungsrisiko durch Adaption eines etablierten Verfahrens
  • Hohe Skalierbarkeit
  • Große Anwendungsbreite

Additive Space GmbH
Neusäß, Deutschland
Sascha Larch
sascha.larch@additive-space.com
www.additive-space.com

Deployables Cubed – Aktuatoren für Nanosatelliten Anwendungen

Deployables Cubed – Aktuatoren für Nanosatelliten Anwendungen

In der Raumfahrt geht der Trend zu kleinen, standardisierten Satelliten, die einen kostengünstigen Zugang zum Weltraum ermöglichen (CubeSats). Der Nachteil besteht in der Standardgröße von 10cm Kantenlänge, welche die Missionen dieser Satelliten einschränkt. Ein Weg, diese Einschränkung zu umgehen, ist die Verwendung auffaltbarer Strukturen wie Antennen oder Segel, die aufgefaltet werden, sobald der Satellit im Orbit ist und somit Hochleistungs-Anwendungen erlauben, die sonst nur bei großen Satelliten möglich sind. Für das Auslösen der Auffaltung werden spezielle Aktuatoren wie Niederhalte- und Freigabemechanismen benötigt. Europäische Aktuatoren sind jedoch zu groß und amerikanische Produkte fallen unter Exportbeschränkungen. Zur Lösung dieses Problems entwickelt Deployables Cubed – als neues Start-up im ESA BIC Bavaria – die Aktuatoren „Pin Puller“ und „Release Nuts“, um Europas Unabhängigkeit im Bereich kleiner Aktuatoren sowie den auffaltbaren Strukturen, die sie ermöglichen, zu gewährleisten. Das Unternehmen wird einfache, leichte und zuverlässige Aktuatoren auf dem Markt etablieren und diese einem breiten Kundenspektrum anbieten.

Vorteile:

  • Nanogrößen Aktuator (optimiert für CubeSat Anwendungen)
  • Kostengünstiger als herkömmliche Aktuatoren
  • Keine Exportlimitationen

Deployables Cubed
Gilching, Deutschalnd
Dr. Thomas Sinn
www.deployables-cubed.com
sinn@deployables-cubed.com