Igus-Energiekettensysteme versorgen hochpräzises Radarsystem Hightech für mehr Sicherheit im Weltraum

Von Silvano Böni

Beim mobilen Hightech-Radarsystem GESTRA zur Weltraumbeobachtung gehört die AlpinaTec Technical Products GmbH zu den Entwicklungspartnern. Um das hochpräzise Positioniersystem über verschiedenste Medienleitungen in dem engen Bauraum sicher zu versorgen, vertrauen die Entwickler auf die langlebigen und leichten Energieketten von Igus.

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Die komplexe Antennenplatte wird mit verschiedensten Leitungen und Medien versorgt, beispielsweise für die Luft- und Wasserzuführung, Glasfaserleitungen, Kabel für die Motoren sowie Hochspannungs- und Signalleitungen.
Die komplexe Antennenplatte wird mit verschiedensten Leitungen und Medien versorgt, beispielsweise für die Luft- und Wasserzuführung, Glasfaserleitungen, Kabel für die Motoren sowie Hochspannungs- und Signalleitungen.
(Bild: Andrea Höglinger-Mager)

Die 1999 von Peter Burger gegründete AlpinaTec Technical Products GmbH ist ein auf kundenindividuelle Lösungen im Bereich Industrieautomatisierung spezialisiertes Entwicklungsbüro mit Sitz im österreichischen Köstendorf bei Salzburg. Als Entwicklungspartner begleiten Burger und sein Team derzeit ein ganz besonderes Projekt, welches eine neue Ära in der Weltraumbeobachtung einleitet: das im Auftrag des Raumfahrtmanagements im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) durch das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR) entwickelte und gebaute Radarsystem GESTRA (German Experimental Space Surveillance and Tracking Radar).

Projekt zur Weltraumbeobachtung

Im erdnahen Weltraum sind circa 2000 Satelliten positioniert. Hinzu kommen Hunderttausende Teile Weltraumschrott. In der Summe gehen Experten von etwa 8000 Tonnen Material aus, das Risiko von Kollisionen steigt damit zusehends. Um diese zu verhindern, sind kontinuierlich verlässliche Daten zur Weltraumlage notwendig – geliefert werden diese von Radarsystemen wie GESTRA. Neben dem Einsatz fortschrittlicher elektronischer Komponenten ist ein Highlight von GESTRA die Sende- und Empfangstechnik. Das Radarsystem besteht aus 256 einzeln elektronisch gesteuerten Antennen und Empfangseinheiten. Die phasengesteuerten Antennen funktionieren digital, mit einer extremen Leistungsfähigkeit.

Peter Burger und sein zehnköpfiges Team arbeiten mit dem Fraunhofer-Institut FHR und der Firma Pamminger Maschinenbau aus Linz an dem Projekt. Massgeblich eingebunden ist insbesondere auch Gunnar Grabmair. Er ist bei AlpinaTec zuständig für die Automatisierungstechnik und verantwortlich für die Auslegung der Komponenten sowie die Softwareerstellung. Eine Aufgabe von AlpinaTec war es, das Positionierungssystem für die 256 Antennen zu entwickeln. Alle Antennen befinden sich auf einer Platte mit drei Metern Durchmesser. Für die Köstendorfer Ingenieure galt es, eine Lösung zu finden, die Platte hochpräzise auf drei Achsen zu bewegen, denn ein marginaler Winkelfehler im System ist gleichbedeutend mit einer hohen Ungenauigkeit im Weltraum. Sender und Empfänger befinden sich in je einem Container, um GESTRA flexibel zu verschiedenen Stellplätzen transportieren zu können.

Wertvolle Anlage sicher versorgen

Eine der Herausforderungen bei GESTRA war es, die Hightech-Antennenplatte mit verschiedensten Leitungen sicher zu versorgen. «Dazu zählen die Luft- und Wasserzuführung, Glasfaserleitungen, Kabel für die Motoren sowie Hochspannungs- und Signalleitungen», erläutert Peter Burger, Geschäftsführer der AlpinaTec GmbH. «Zurzeit ist gegebenenfalls geplant, noch 22 Glasfaserkabel mehr einzubauen.» Energieführungslösungen, bestehend aus fertig konfektionierten Readychain Systemen von Igus, kommen hier für eine sichere Energieversorgung und die saubere Führung der Medien zum Einsatz. «Wir gewährleisten damit die lange Lebensdauer der sensiblen teuren Medienleitungen und sorgen für die 100-prozentige Funktionalität und damit Verfügbarkeit der Anlage», berichtet Siegfried Pötzelsberger, technischer Verkaufsberater bei der Igus GmbH in Österreich.

Projektstart mit kompetenter Begleitung

Die Gespräche zu GESTRA starteten im Jahr 2015. Es folgten Entwurfs- und Abstimmungsprozesse sowie der Baubeginn 2018. Ein Jahr später wurde die Anlage ausgeliefert – mit dem Empfang der ersten Daten im November 2019. «Ein ganz wichtiges Kriterium für uns ist speziell während der Planungsphase, dass wir einen fundierten technischen Support bekommen», begründet Peter Burger die Entscheidung, Igus mit an Bord zu holen. «Auch ist essenziell, dass wir für die CAD-Konstruktion entsprechende Files erhalten, die am besten auch online verfügbar sind. Gerade in der Konstruktionsphase brauchen wir schnell Komponenten, um die Machbarkeit zu testen. Und wir benötigen Lieferanten, die zügig antworten und uns kompetent beratend zur Seite stehen.»

Tests im Labor für eine erfolgreiche Entwicklung

Die Vorgaben des Projekts waren besonders anspruchsvoll: die absolut sichere Führung der speziellen Schläuche sowie hochsensibler Leitungen bei extrem engen Platzverhältnissen. «Der Herausforderung begegneten wir gemeinsam mit den AlpinaTec Konstrukteuren mittels zahlreicher Meetings und Vor-Ort-Besuche. Des Weiteren wurden Testversuche in Köln durchgeführt und mit den Igus Kollegen die Funktionalitäten geprüft», erläutert Pötzelsberger. «Es war ein iterativer Prozess mit Lösungsdiskussionen, bis wir zum endgültigen optimalen Ergebnis kamen. Beim Projekt mit AlpinaTec nutzten wir alle zur Verfügung stehenden Möglichkeiten wie intensive Beratung, Konstruktionsunterstützung, hausinterne Versuche und Lebensdauerberechnungen.»

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Komponenten für Hightechsysteme

Die Igus Produkte selbst erfüllen hohe technische Anforderungen. «Unsere Energieketten müssen in diesem Projekt besonders empfindliche Medien absolut sicher und sauber führen», so Siegfried Pötzelsberger. Das betrifft im Detail die nachfolgend beschriebenen Komponenten des Positioniersystems, sowohl beim Sender als auch beim Empfänger: Die vertikal stehende Drehachse (Azimut) ist mit vier seitlich liegenden Ketten E4.56 mit Rückbiegeradius (gegenläufig und ineinanderlaufend) bestückt. Der horizontale Drehwinkel beträgt 430°. Die Kippachse «Elevation» umfasst zwei ineinanderlaufende vertikal hängende Ketten der Serie E4.56 mit einem Rückbiegeradius, um nicht an der Aussenhülle zu kollidieren. Die Drehachse um das Zentrum der Antennenplatte (Polarisation) enthält ebenfalls zwei gegenläufige Ketten der Serie E4.56 mit Rückbiegeradius für vertikale Schwenkbewegungen von ± 50°. Die vertikale Höhenverstellung wird mittels einer vertikal hängenden Mittellaschenkette versorgt. Diese «Hubeinheit» bewegt das System aus der Parkstellung in seine Arbeitsposition.

Folgeprojekte in Aussicht

Die erste Etappe dieses anspruchsvollen Projekts meisterten die Beteiligten bereits ausgezeichnet: Das honorierte auch die Jury des Vector Award – eine von Igus initiierte weltweite Gemeinschaftsinitiative. Der Wettbewerb würdigt innovative Anwendungen mit Energieführungen. 2020 gingen 266 Bewerbungen aus 32 Ländern zur Bewertung ein. Den zweiten Platz in Silber belegte dabei die Firma AlpinaTec Technical Products GmbH mit der Konzeption GESTRA.

Und wie sieht es mit nachfolgenden Projekten aus? «Ich würd’s wieder tun!», bringt es Peter Burger schmunzelnd auf den Punkt. «Module von Igus kommen bei einem anderen Projekt im Stahlwerksbereich mit Sicherheit ebenfalls zur Anwendung», gewährt der Geschäftsführer weitere Einblicke. Hier gilt es, die genauen Produkte noch festzulegen – gegebenenfalls Energieketten sowie Chainflex Leitungen und Gleitlager. «Nach dem Klären der Kundenwünsche geht es an die Lösungsfindung, Auslegung und Realisierung mit Igus. Bei den technisch komplexen Herausforderungen vertrauen wir gerne wieder auf die Zusammenarbeit», so Peter Burger.

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