Merkle CAE Solutions: Kooperation und Simulation machen es möglich

Für den Bau eines Weltraumteleskopes ist es notwendig, eine ISO 5 Reinraumumgebung zu schaffen. Für die ESA-Mission PLATO war es nötig, diese Umgebung in einem äußerst kleinen Zeitfenster zu realisieren. Ein Konsortium aus sieben hochqualifizierten Unternehmen, wie auch modernste Simulationstechnologien, machten diese einzigartige Herausforderung möglich.

Das Weltraumteleskop mit einem Umfang von 4 x 4 x 3 Metern soll ausgestattet mit 26 einzelnen Kameras im Rahmen der ESA-Mission “PLATO” die Milchstraße nach erdähnlichen Planeten absuchen. Damit das langfristig funktioniert, wird das Teleskop unter Reinraumbedingungen gefertigt; nicht nur, um der Empfindlichkeit der optischen Systeme Rechnung zu tragen. Verunreinigungen können elektrische und mechanische Kontakte blockieren, die Wärmeleitfähigkeit beeinträchtigen oder im Vakuum im Weltraum ausgasen, was im Laufe der Zeit zu Problemen führen kann.

Für den geplanten Satelliten war ein Reinraum der ISO-Klasse 5 in einer Größenordnung von 16 x 10 x 6 m nötig. Für den Zeitraum zwischen Baufertigstellung und dem Start der Satellitenintegration war ein Zeitfenster von fünf Tagen vorgesehen. Vorangehende Planungen, realitätsnahe Simulationen und enge Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Unternehmen waren erfolgsentscheidend.

Merkle CAE Solutions GmbH (https://www.merkle-partner.de/de/) erstellte die Festigkeitsnachweise des Tragrahmens für die Filterwand und die textilen Trennwände anhand von FEM-Simulationen und führte detaillierte Strömungssimulationen durch, so dass die ISO 5 Reinraumklasse problemlos von Anfang an aufrechterhalten werden kann. Hierfür wurde die grundlegende Strömung im noch nicht gebauten Reinraum berechnet. Um herantragende Partikel aus der umgebenden Luft, aber auch Rückströmungseffekten zu vermeiden, wurde das Satellitenmodell selbst in die Berechnungen mit einbezogen, um nur die offensichtlichen Punkte zu benennen. Die Optimierung erfolgte anhand von mehreren virtuellen Variantenstudien, bis das beste Design für das Layout der Filterwand gefunden wurde.

“Um eine derart anspruchsvolle Aufgabe in diesem engen Zeitfenster zu realisieren, werden Profis benötigt. Für alle Gewerke. Wir sind sehr stolz, Teil dieses ungemein professionellen und ehrgeizigen Teams gewesen sein zu dürfen. Dieses Projekt zeigt einmal mehr, was Simulationstechnologie in den richtigen Händen zu leisten vermag. Auch oder gerade bei äußerst komplexen, sensiblen und zeitkritischen Aufgaben”, so Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle, Geschäftsführender Gesellschafter der Merkle CAE Solutions GmbH.

Die OHB System AG (https://www.ohb-system.de/) ist als Auftraggeber verantwortlich für die Entwicklung und Bau des Weltraumteleskops und dessen Integration in den Satelliten. Merkle CAE Solutions GmbH (https://www.merkle-partner.de/de/) erarbeitete die numerische Simulation der Statik der Bühne und der Filterwand und erstellte die Strömungssimulation, um die Reinraumsituation vorherzusagen und zu optimieren. QleanAir Scandivania Austria (https://qleanair.com/de/)war als Anbieter von Reinraum-Lösungen für die Erstellung des Reinraumes zuständig. Die Hanselmann GmbH (https://www.hanselmann.de/) zeichnete für die Logistik und Industriemontage verantwortlich. Dastex GmbH & Co. KG (https://www.dastex.de/) lieferte das Reinraumzubehör und die Dorfner GmbH & Co. KG (https://www.dorfner-gruppe.de/) übernahm die Gebäudereinigung.

Das Unternehmen Merkle CAE Solutions GmbH in Heidenheim wurde 1989 als Merkle & Partner GbR von Luft- und Raumfahrtingenieur Stefan Merkle gegründet. Merkle CAE Solutions GmbH zählt zu den ersten und führenden Dienstleistern für ingenieurwissenschaftliche Berechnungen und Simulationen in Deutschland. Am Hauptsitz Heidenheim und den Niederlassungen Wolfsburg, Homburg/Saar und Erfurt bearbeiten die 50 Mitarbeiter jedes Jahr rund 500 Kundenprojekte aus den Kerngebieten Strukturanalyse, Strömungssimulation und virtuelle Produktentwicklung. Zum Kundenkreis zählen namhafte Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Automobilindustrie, der Konsumgüterindustrie und dem Schiffbau.

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Bildquelle: @Merkle CAE Solutions GmbH / OHB System AG