My fantastic visit at MT Aerospace – a main supplier for components of ESA Ariane 5 & 6 launchers (Part I)

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Some time ago I had the great honour to take a look behind the scenes of one of the top aerospace companies in Europe: MT Aerospace in Augsburg, Germany. Until 2005 this company was belonging to the MAN group. Then the ownership changed to the OHB group and the new name MT Aerospace was introduced.

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In front of the company MT Aerospace in Augsburg, Germany. You can see that some construction activities are going on. A new facility for producing parts for the new ESA launcher Ariane 6 is being built.

MT Aerospace is producing important components for the European and the international aerospace community.  One of their products are fuel tanks for satellite (see an example in the image below). Their main products are key components for the ESA launcher Ariane 5.  In the near future MT Aerospace will begin to built several important components for the new ESA launcher Ariane 6. A new production facility is under construction to enabling to Start to build Ariane 6 components before the end of this year. This is necesssary as the launch date for the very first Ariane 6 is fixed for July 2020!

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1:1 test fuel tank of the ESA satellite Alphabus.

First let us go back to the current production activities at MT Aerospace – the production of components for the Ariane 5 launcher. The Ariane 5 launcher is the current heavy lift launcher of ESA and Arianespace and is well known for its reliability. The last 80 consecutive successful launches are a fabulous record! About 50 percent of all commercial communication satellites were launched with this launcher during recent years.  Additionally, Ariane 5 has lifted heavy ESA satellites like the 5 ATV cargo vessels going to the ISS. A relatively new task is to launch the European Galileo navigation satellites. Ariane 5 allows to launch four Galileo sats at once.  Another launch with four Galileos is planned for the end of this year.

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An Ariane 5 model with some cuts revealing the components that are built by MT Aerospace.

Which components for the Ariane 5 launcher are produced at the factory in Augsburg? There are the steel segments for the solid rocket boosters. The boosters are about 30 m tall and cannot be produced in a single piece. Therefore a booster is compromised to consist of three different units. We had the honour to tour the entire production facility for the booster units and were even allowed to take some pictures. So please join me for a tour through this air-conditioned facility!

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Several booster segments in different states inside the booster segment production facility of MT Aerospace.

The booster segments are made from steel tubes with a wall thickness of several centimeters. After some prepatory work these rings are being pressed into the correct shape for a booster segment. The wall thickness is reduced to about 8 mm. The diameter of the segments is finally 3.05 meters. For reaching this a very big machine is necessary: a counter roller flow former. This machine exerts forces of several hundred tons from both sides of the steel wall! That is enormous!

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The gigantic counter roller flow former is pressing the steel rings into the perfect shape. With a force of several hundred tons the wall thickness of a few centimeters of the segments is reduced to 8 mm.

The entire cylindrical part of an Ariane 5 booster case consists of 7 segments. 2 x 3 segments are welded together here at the factory in Augsburg. They form the lower and the central part of the booster case. The upper part is a single segment. The lower and the upper part have end domes with openings for the noozle or the igniter.

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Several finished booster segments and two end domes for the lower booster case.

The edges of the booster segments need special treatment before they are ready for welding. A giant turning lathe is been used for this. The entire booster segment is rotating while the processing is going on. I was allowed to take a short video of this process:

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The next step is to weld three booster segments together. A special welding method is been used here: electron beam welding. Two three-piece units and a single-piece unit form the entire cylindrical part of the case for an Ariane 5 booster.

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A finished lower booster case unit consisting of three pieces welded together. At the lower you can see a metallic ring with several drilling holes. Here the central booster case unit will be connected with a few hundred bolts.

 

 

The surface of the booster segments is been coated with several layers of anti-corrosion material. Now the booster segments have the typical white look that you see during the launch campaigns in Kourou. The European spaceport Kourou is also the location were the three case units forming a booster are being connected after filling them with the solid propellant. This connection is done with a special flange at the egdes of the booster case units. This flange is been produced here in the Augsburg factory. How does such a flange connection work? You can see an example for such a connection in the image below.

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Cut through a flange connection between case units of an Ariane 5 booster. Holes for the connecting bolts are missing. You can recognize two spaces for some special sealing rings. Some of you may know that the Solid Rocket Boosters of the Space Shuttle had similar sealing rings called „O rings“.

The flange connection is been fixed with a few hundred bolts. Holes for these bolts are being drilled here in the Augsburg factory. This is a very sensitive process. After drilling each single hole the exact location of the hole is determined. The measured location influences where the next hole will be drilled. This is to make sure that the case units can be connected with the bolts without using any heavy force.

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Transportation container for a long Ariane 5 booster case unit. (Published with permission by M. Trovatello/ESA HQ. Thank you, Marco !)

Finally, the finished three different booster case units are being transported on the road to Italy via a heavy goods transport. In Italy internal insulation material and other components are added before the booster units are shipped to Kourou.

With this I finish the first part of my report. Two additional parts will be published soon.

Yours truly,

Mausonaut

 

Part II: Tank domes and other things

Part III: Ariane 6 and MT Aerospace

 

 

 

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Ein Blick hinter die Kulissen von MT Aerospace in Augsburg (Teil 1)

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Vor kurzem hatte ich die außerordentlich große Ehre hinter die Kulissen des Luft-und Raumfahrttechnologieunternehmens MT Aerospace in Augsburg schauen zu dürfen. Einige mögen MT Aerospace noch als Teil vom MAN-Konzern kennen, seit 2005 gehört der Betrieb allerdings zur OHB-Gruppe und nennt sich seither MT Aerospace.

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Vor dem MT-Aerospace-Werk in Augsburg. Mit dem Baukran wird eine neue Fertigungshalle für Teile der Ariane-6-Rakete der ESA gebaut.

Dort in Augsburg werden neben Treibstofftanks für Satelliten (siehe auch Bild unterhalb) hauptsächlich diverse Teile für die Ariane-5-Trägerrakete der europäischen Weltraumbehörde ESA gebaut. Und in naher Zukunft wird dort auch die Produktion von Teilen für die neue Ariane-6-Rakete der ESA beginnen. Darum wird auch viel am Standort gebaut. Schon am Ende des Jahres soll die Herstellung von Ariane-6-Teilen beginnen können, denn die Ariane-6 soll bekanntlich schon im Juli 2020 zum ersten Mal starten.

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1:1-Testmodell für einen Tank des Alphabus-Satelliten der ESA.

Aber zurück zur Gegenwart – der Produktion von Teilen für die Ariane-5. Die Ariane-5 ist der gegenwärtige Schwerlastrakete der ESA und zeichnet sich durch seine besondere Zuverlässigkeit aus. Die vergangenen 80 Starts waren alle 100% erfolgreich – ein unglaublicher Rekord! So wurden neben vielen kommerziellen Kommunikationssatelliten auch die 5 ATV-Transportraumschiffe der ESA zur Internationalen Raumstation ISS gestartet oder im vergangenen Jahr auch gleich vier Galileo-Navigationssatelliten auf einmal.

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Dieses Ariane-5-Modell zeigt die wichtigsten Teile für diese ESA-Trägerrakete welche in Augsburg gebaut werden: Boostergehäuse und Tankdome für die Hauptstufe und den Flüssigwasserstofftank der ESC-A-Oberstufe.

Doch welche Teile für die Ariane-5 werden denn nun genau in Augsburg hergestellt? Fangen wir mal mit den Stahlsegmenten für die zwei riesigen 30-Meter hohen Feststoffbooster der Ariane-5 an. So ein Booster wird aus 3 Einheiten zusammengesetzt. Und wie diese hier in Augsburg hergestellt werden durften wir uns anschauen und auch einige Fotos anfertigen. Also hereinspaziert in die riesige klimatisierte Fertigungshalle für die Boostersegmente!

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In der riesigen Boosterfertigungshalle von MT Aerospace sieht man diverse Boostersegmente in verschiedenen Fertigungszuständen.

MT Aerospace erhält dafür recht unscheinbare Stahlringe mit einer Wandstärke von einigen Zentimetern. Nach einiger Vorbehandlung werden diese Ringe in die richtige Form für ein Boostersegment gepresst. Bei einem Durchmesser von 3,05 Metern haben die Boostersegmente dann nur noch eine Wandstärke von 8 Millimetern. Um dies zu erreichen benötigt man eine sehr spezielle Maschine. In dieser Gegenrollendruckwalzanlage werden Kräfte von mehreren Hunderten Tonnen auf das Stahlsegment ausgeübt! Wau! Da steht ja nicht ohne Grund „Vorsicht Quetschgefahr“ auf der Anlage! 😉

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Die Gegenrollendruckwalzanlage: hier werden die einfachen Stahlringe in die perfekte Form für ein Boostersegmentelement gebracht. Die mehrere Zentimeter dicken Ringe werden werden dabei mit einer Druckkraft von mehreren Hunderten Tonnen auf 8 Millimeter Wandstärke zusammengepresst.

Der zylindrische Teil der Ariane-5-Boosterhüllen besteht aus insgesamt 7 einzelnen Segmenten. Mit einem speziellen Schweißverfahren werden jeweils 3 Segmente zu einer längeren Einheit verbunden: zur unteren bzw. mittleren Boostereinheit. Das einzelne verbleibende Segment bildet den oberen Teil der Boosterhüllen zusammen mit einer Verschlußeinheit.

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Einige fertiggewalzte Boostersegmente. in der Mitte sieht man zwei Endstücke für die Boosterhüllen.

Die Enden der Boostersegmente müssen zum Verschweißen speziell bearbeitet werden. Dazu gibt es eine riesige Drehbank, auf der die gesamten Boostersegmente zur Bearbeitung rotieren. Hier ist ein kurzes Video von so einem Bearbeitungsvorgang:

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Hier wird ein Ende eines Boostersegmentes auf einer riesigen Drehbank bearbeitet.

Nach dieser Bearbeitung kann man die Segmente dann zu Einheiten verschweißen – mit der speziellen Methode des Elektronenstrahlschweißens.  Zwei lange und eine kurze Einheit bilden dann die Hülle eines Ariane-5-Boosters.

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Fertiggestellte lange untere Ariane-5-Boostereinheit. Man erkennt gut die vielen Bohrungen für die Bolzenverbindungen mit der nächsten mittleren Boostereinheit. Diese Einheit steht folglich auf dem Kopf.

Die Oberfläche der Boosterhülleneinheiten wird dann noch beschichtet um sie vor Korrosion zu schützen. Die 3 Einheiten eines Boosters werden nicht hier in Augsburg verbunden, sondern erst am Startort in Kourou. Denn dort werden sie auch erst mit dem ebenfalls segmentierten Feststofftreibstoff befüllt und können danach verbunden werden. Auf dieses Verbinden bereitet man die Boostersegmente allerdings in Augsburg vor. Eine Flanschverbindung wie im unteren Bild zu sehen ist Teil der Konstruktion.

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Schnitt durch die mechanische Flanschverbindung von zwei Boosterhülleneinheiten. Man erkennt deutlich die zwei Räume für Dichtungsringe – auch bekannt als „O-Ringe“ der Verbindungen von Shuttle-Boostersegmenten.

Diese Flanschverbindung wird dann mit Hunderten von Bolzen fixiert. Die Bohrungen für die Bolzenverbindungen erfolgen in Augsburg. Das ist ein sehr aufwendiger Prozess da nach jeder einzelnen Bohrung nachgemessen muß um kleinste Abweichungen feststellen zu können. Diese auch noch so kleinen Abweichungen müssen dann bei der nächsten Bohrung berücksichtigt werden damit beim Verbinden auch alle Bolzen perfekt passen.

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Transportbehälter für lange Ariane-5-Boosterhüllensegmente (veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung von M. Trovatello/ESA HQ).

Die drei verschiedenen Boostereinheiten werden nach erst per Schwertransport auf der Straße nach Italien und dann per Schiff zum Startort in Kourou gebracht.

Soviel erst einmal für heute. Zwei weitere Teile folgen demnächst.

Euer Mausonaut

 

Teil 2: Tankdome und mehr

Teil 3: Ariane 6 und MT Aerospace