Gebogene HEB-Träger aus 316L für den AMS-Prüfstand bei CERN/ESA ESTEC
Über Kontakte zur NASA wurde Montanstahl dem italienischen Nationalen Institut für Kernphysik (INFN) als Lieferant von Edelstahlstrukturen für einen Prüfstand am Europäischen Weltraumforschungs- und Technologiezentrum (ESTEC) in den Niederlanden vorgestellt. Die Anlage wurde gebaut, um die Betriebsbedingungen des Alpha-Magnet-Spektrometers (AMS) zu simulieren, eines Teilchenphysik-Experiments unter der Leitung des Nobelpreisträgers Samuel Ting (MIT/CERN), das später auf der Internationalen Raumstation installiert wurde. Die Tragstruktur der Gondel erforderte schwere gebogene HEB-Träger aus Edelstahl 316L mit sehr geringer magnetischer Permeabilität, geeignet für den Hochvakuumbetrieb in einem Temperaturbereich von -60 °C bis +100 °C, in einem Stück bis 12 Meter ohne Stumpfstösse gefertigt und vor und nach dem Biegen nach den strengen ZfP-Normen des CERN geprüft.
Anforderungen auf Raumfahrtniveau: geringe Permeabilität, Hochvakuum, keine Stumpfstösse
Die AMS-Gondelstruktur musste Anforderungen erfüllen, die weit über den üblichen Stahlbau hinausgingen. Die Forderung nach sehr geringer magnetischer Permeabilität schloss ferritische und martensitische Güten aus und setzte dem Restferritgehalt des austenitischen Schweissguts enge Grenzen. Die Hochvakuumtauglichkeit bedeutete, dass die Profile frei von Oberflächenverunreinigungen, Porosität und jeglichem Material sein mussten, das im Vakuum ausgasen könnte. Die Temperaturwechsel von -60 °C bis +100 °C verlangten einen Werkstoff mit ausreichender Zähigkeit bei tiefen Temperaturen – eine Bedingung, die 316L gut erfüllt. Die Vorgabe ohne Stumpfstösse bei Längen bis 12 Meter bedeutete, dass die Profile HEB 300 und HEB 160 vor jedem Biegevorgang in voller Länge in einem Stück gefertigt werden mussten, was sowohl an die Fertigungslinie für Laserschweissen als auch an die Richtkapazität hohe Anforderungen stellte.
Laserschweissen, Dreiwalzenbiegen und 100 % ZfP vorher und nachher
Montanstahl fertigte die Profile HEB 300 und HEB 160 durch Laserschweissen, das die Nahtqualität und Masskonstanz lieferte, die für Profile mit anschliessender Präzisionsbiegung erforderlich sind. Das Biegen übernahm ein spezialisierter italienischer Partner auf Dreiwalzen-Biegemaschinen, der die von der Gondelgeometrie geforderten präzisen Radien erzeugte und die strukturelle Integrität über die Biegung hinweg erhielt. Alle Träger wurden vor dem Biegen zu 100 % einer Farbeindringprüfung, einer Makroätzung und einer Permeabilitätsmessung unterzogen; dasselbe Programm wurde nach dem Biegen wiederholt, um zu bestätigen, dass während der Umformung keine Beeinträchtigung aufgetreten war. Die Fertigung wurde termingerecht abgeschlossen, das AMS wurde bei ESTEC erfolgreich getestet und anschliessend zur Internationalen Raumstation gebracht, wo es bis heute in Betrieb ist.
Anwendungskontext
Dieses Projekt liegt an der Schnittstelle zwischen dem Segment Bauwesen von Montanstahl und der industriellen Präzisionsversorgung, wo lasergeschweisste Edelstahl-Tragprofile für Forschungsinfrastruktur, Halterungen wissenschaftlicher Geräte und Anwendungen spezifiziert werden, die neben der Tragfähigkeit eine zertifizierte geringe magnetische Permeabilität erfordern. Prüfstände für Raumfahrt- und Teilchenphysikprogramme gehören zu den anspruchsvollsten Beschaffungskontexten in der industriellen Stahlversorgung: Qualitätsanforderungen, Rückverfolgbarkeit und Einsatzbedingungen übertreffen die der meisten kommerziellen Bauprojekte. Montanstahl liefert kundenspezifische Edelstahl-Tragprofile für Kunden aus Forschung, Verteidigung und Präzisionsindustrie weltweit.