德国伊萨尔公司
“卫星基本上就是电子器件,而上世纪90年代还重达10吨的东西,25年后只有100公斤重了。” 伊萨尔航空航天技术有限公司的首席运营官约瑟夫·弗莱施曼(Josef Fleischmann)和他的生产经理克里斯蒂安·温泽(Christian Wenzl)一起站在他们最新型的火箭发动机跟前。通过对卫星项目的执行,他证明了自己和自己团队正在开发的中型运载火箭的巨大潜力。
“光谱” (Spectrum)将有27米长,直径为2米,航天器只有五分之一部分用于有效载荷和工程,火箭最大的部分是由氧气罐和推进剂罐填充的,它们储存燃料供应,火箭的核心是它的推进系统:未来,九台发动机将推动火箭进入低地轨道(LEO),并搭载数颗卫星,675千牛顿的推力可使有效载荷达到1吨。第十台电机位于第二级,它可以多次发射,为所谓的卫星星座提供发射服务。
“我们可以用一枚火箭运送几颗卫星,并将它们落在相应的轨道上。” 这位COO解释说。然后,在受控的再入地球大气层的过程中,空的火箭体燃烧殆尽。
2018年,弗莱施曼与丹尼尔·梅茨勒(Daniel Metzler)、马库斯·布兰德(Markus Brandl)一起成立了伊萨尔航空航天技术有限公司(Isar Aerospace Technologies GmbH),他们的愿景是:以较低的成本将卫星送入轨道——为卫星制造商提供服务。此前,他们一起在慕尼黑工业大学进行了十年的研究,并专门为研究目的制造了火箭发动机。
如今,弗莱施曼负责运营业务,并将技术生产责任交给克里斯蒂安·温泽,他在夏天才加入伊萨尔公司,在伊萨尔公司总共的120名员工中,有16人是他生产团队的成员。
中转站
在占地面积5000平方米的生产大厅边上,矗立着一台火箭发动机的样机,一个临时的盖子可以保护它不被未经授权的人窥视,乍一看,它就像其他散落在周围的箱子和板条一样,显得很孤独。除了工作区有一张办公桌、工作台和几台生产机器外,整个大厅里基本没有人。
今年夏天,这家初创企业才搬进大楼,标志着另一个里程碑——开始生产。“我现在的工作就是要让这个大厅充满更多的机床。”克里斯蒂安·温泽说。他预计需要两年的时间,垂直制造范围所需的机床数量就会超过现有面积的容纳能力。
目前,伊萨尔公司仍然将部分制造环节外包。“从长远来看,我们希望在由自己来生产所有的驱动和控制部件,并且已经在规划一个相应的大型空间。”克里斯蒂安·温泽说。
▲ 有了哈默C42U机床,伊萨尔公司的运载火箭投产大业就有了理想的全能型助攻。
德国贝托特·哈默机械制造股份公司从一开始就参与到了其中。“为了开始我们的生产,我们需要一台能够提供高质量、高生产效率,并具备很强的可靠性的全能机床,”温泽解释说。
“我们比较了多家供应商,也参考了很多推荐意见,最后得出的结论是:哈默公司提供的整体方案是最好的。”这也包括了服务方面:“有了哈默,你就会知道,如果一台机床出现故障,它是绝对不会停机太久的。”这位生产经理补充道。
在选择机型的时候,这位来自慕尼黑的工程师以五轴机床上必须加工的最大零件为指导:推力喷嘴。凭借其特有的形状,它可以加速排气喷射,从而增加推力,它是先堆叠制造,然后再加工的,C 42U的干涉范围直径为990毫米,是完成这一任务的理想选择。
▲伊萨尔公司对哈默的加工中心有很高的要求:她必须能够提供高质量、高产能,并能可靠地运行于各种场合。
▲ 在哈默公司的C42U上,伊萨尔公司生产出了各种用于驱动装置的零件,比如这个铰接部件。
表现优异,且有余力
签订购买合同后仅仅几周,加工中心就可以投入使用了。此后,伊萨尔公司在C42U上用各种材料生产了多种零件,其中大部分是难加工材料,加工时间也相应地各不相同,从2小时到40小时不等。它们的共同点是对尺寸精度的要求,“对于自由曲面,我们希望精度达到±1/100毫米;对于高精度的气缸连接件,如果使用正确的刀具,我们在哈默机床上可以可靠地达到±2.5µ的范围,” 伊萨尔公司的生产工程师提姆·莱登伯格(Tim Leidenberger)解释说。
即使生产大厅里的空调对它不利:“哈默不会因为大厅里的温度波动而被影响精度。他称赞道:“机床的温度管理非常好,一次次给我带来惊喜。”他说,“总的来说,到目前为止,一切都在按计划进行,莱登伯格对未来的项目也充满信心。“我们还绝对没有把这机床的能力发挥到极致呢。”他信誓旦旦地说。
▲根据不同的工件,五轴加工中心一次最长可运行40小时。
自动化就在眼前
▲ 许多工件仍然在原型阶段,提姆·莱登伯格会对他们进行工艺优化。
伊萨尔公司在办公室开发火箭零部件,然后通过订单管理系统,直接无纸化地开始投入生产。温泽和他的团队在这里决定了自生产还是外包,“我们还是要对每个零件进行讨论,并编制加工程序。” 这位生产经理说。
以后,很多流程都要实现高度自动化,第一步已经迈出:已经订购了一个带有两台哈默小型加工中心的自动化生产单元,该单元由机器人进行自动上下料,并将于2021年第二季度投入使用。“哈默为自动化提供了最好的解决方案之一,他们总是呈现最好的质量。在这里,我们知道这套系统将昼夜不停地运行,并生产出99.9%的零件,”弗莱施曼补充道。
在第一架“光谱”起飞之日到来之前,伊萨尔公司还需要先完成几个里程碑,接下来是在瑞典进行发动机试验台的调试,然后还将进行阶段性试验。在那之后,没有什么会阻碍2021年的发射,以及——根据克里斯蒂安·温泽的计划——在2022年再建造三枚火箭。
▲ 伊萨尔公司还在 C 42 U 机床上加工控制部件,比如这个铰接部件。
▲ 在 C 42 U 上制造出来的连接推进系统零部件,用于火箭主体。
(来源:HERMLE德国哈默机床)