Optimierung eines additiv gefertigten Wabenkerns

Abstract

Durch die immer größer werdende Nachfrage an individualisierbaren, massenproduzierten Satelliten durch Firmen wie SpaceX oder Samsung werden neue Anforderungen an die Satellitenkonstruktion und deren Entwicklung gestellt. Die Hauptaufgabe des Projekts IRAS ist es, die Herstellung der Satelliten kostengünstiger und zeiteffizienter zu realisieren. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich innerhalb dieses Projekts mit der Optimierung additiv gefertigter Wabenkerne. Hierfür werden die Materialparameter, die zur physikalischen Beschreibung des Kerns notwendig sind, von Wabenkernen unterschiedlicher Größe mittels Druck- und Scherversuchen experimentell ermittelt. Für die Dimensionierung der Wabengröße wird die relative Dichte regelmäßiger Hexagone neu definiert. Die Ergebnisse werden hinsichtlich der theoretisch zu erwartenden Werte sowie deren Streuung untersucht. Zudem wird die Qualität der gedruckten Waben hinsichtlich der Lagenhaftung der einzelnen Schichten analysiert. Zur Optimierung der Wabenkerne wird ein Algorithmus genutzt, der im DLR intern entwickelt wurde; Für diesen Algorithmus wird der Zusammenhang zwischen der relativen Dichte und den Moduln mit einer gegebenen Ansatzfunktion erneut beschrieben. Die Dichteverteilung wird abschließend manuell zu einer Geometrie überführt und gedruckt. Die Optimierung führte zu einer Gewichtsersparnis von 24,1 %.