Boeing maakt een significante vooruitgang in de ruimtevaartindustrie door de productie van structurele panelen voor zonne-arrays van satellieten te versnellen met behulp van 3D-printtechnologie. Deze innovatieve methode is gericht op het halveren van de productietijden en het voldoen aan de groeiende vraag naar snelle satellietimplementatie, wat een transformatie van het productieproces belooft. De eerste 3D-geprinte zonne-arrays zullen worden uitgerust met zonnecellen van Spectrolab, een dochteronderneming van Boeing, op kleine satellieten ontwikkeld door Millennium Space Systems, eveneens een dochteronderneming van Boeing's Space Mission Systems divisie.
Deze substraten voor zonne-arrays zijn cruciaal voor het stevig bevestigen van de zonnecellen en het waarborgen van hun stijfheid en uitlijning voor optimale zonlichtvangst in de ruimte. Traditioneel worden deze gemaakt van composietpanelen, een proces dat weken in beslag neemt en aanzienlijke handmatige arbeid vereist. Met Boeing's nieuwe additieve productiemethode wordt deze tijdlijn met ongeveer zes maanden verkort, wat resulteert in een productieverbetering van maar liefst 50%. Door structurele elementen en geïntegreerde functies direct in het substraat te printen, kan Boeing de assemblage stroomlijnen zodat deze parallel loopt met de productie van de cellen.
Robot-geassisteerde assemblage en geautomatiseerde inspectie bij Spectrolab zullen naar verwachting de snelheid en consistentie verder verhogen door arbeidsintensieve overdrachten te minimaliseren. Deze methode is ontworpen om schaalbaar te zijn, van kleine satellieten tot Boeing's grotere ruimtevaartplatforms zoals de 702-klasse lijn, met een verwachte marktintroductie in 2026. De 702-klasse satellieten staan bekend om hun hoge vermogen en capaciteit, waardoor ze geschikt zijn voor een breed scala aan communicatie- en wetenschappelijke missies.
Melissa Orme, vicepresident van materialen en structuren bij Boeing Technology Innovation, benadrukt: "Door gekwalificeerde materialen te koppelen aan een gemeenschappelijke digitale draad en productie met hoge snelheid, kunnen we structuren lichter maken, nieuwe ontwerpen creëren en succes herhalen over programma's heen." Dit onderstreept Boeing's strategie om geavanceerde productie in te zetten voor verbeterde prestaties en ontwerpflexibiliteit. Additieve fabricage is een hoeksteen geworden van Boeing's ruimte- en defensiestrategie, aangezien het bedrijf streeft naar kortere doorlooptijden en hogere productiesnelheden.
Het bedrijf heeft al meer dan 150.000 3D-geprinte onderdelen geïntegreerd in zijn productlijnen, waaronder meer dan 1.000 radiofrequentiecomponenten op elke Wideband Global Satcom (WGS) militaire satelliet die momenteel in productie is, evenals complete structuren voor diverse productlijnen van kleine satellieten. Hoewel 3D-printen al wordt gebruikt voor kleinere ruimtevaartcomponenten, vormen zonne-array substraten een grotere uitdaging. Deze uitdagingen vloeien voort uit de vereiste van extreem laag gewicht, gecombineerd met stijfheid en thermische stabiliteit, terwijl de aanzienlijke belastingen van lancering en operationele omstandigheden worden weerstaan. Boeing's nieuwe aanpak pakt deze complexiteiten effectief aan, wat de weg effent voor een efficiëntere en versnelde inzet van zonne-arrays voor satellieten in de toekomst.
De markt voor 3D-printen in de lucht- en ruimtevaartsector wordt naar verwachting aanzienlijk, met een verwachte groei naar 11,38 miljard dollar in 2030, gedreven door de behoefte aan snellere productiecycli en kosteneffectiviteit. Spectrolab, een dochteronderneming van Boeing, heeft ook vooruitgang geboekt met zonnecellen, met een efficiëntie van 40,7% in 2006 en een record van 38,7% zonder concentratie in 2013, wat de voortdurende innovatie in de sector onderstreept.