Mit KI schneller ins All Digitale Fertigung beschleunigt die europäische Raumfahrt

Anbieter zum Thema

MISUMI Europa GmbH

Aerotech GmbH

CADFEM Germany GmbH

UberCloud

Kurze Iterationszyklen sind in der Raumfahrt kritisch. Das Institut Ignacio da Riva nutzt Meviy, um Satelliten-Bauteile per KI-Geometrieerkennung sofort zu kalkulieren und in Tagen zu fertigen.

In der Luft- und Raumfahrt entscheidet die Geschwindigkeit von Iterationen über den Erfolg von Entwicklungsprojekten – insbesondere in der Satellitenentwicklung. Hier werden stetig Grenzen ausgetestet, fundamentale Neuheiten errungen und Produkte entwickelt, die selbst den kühnsten Fortschrittsgedanken die Grenzenlosigkeit menschlichen Erfindergeistes aufzeigen. Kein Wunder also, dass insbesondere hier Iterationszeiten und Fertigungsprozesse unter besonderen Vorzeichen stehen: Je schneller sich ein Konzept praktisch testen lässt, desto besser stehen die Chancen bei Förderanträgen für das jeweilige Projekt – und desto realistischer bleiben ambitionierte Missionszeitpläne.

Agile Raumfahrt: Satellitenentwicklung am Limit 

Wer sich in diesem Forschungsgebiet bewegt, dem ist auch das Instituto Universitario Ignacio da Riva, Universidad Politécnica de Madrid in Spanien ein Begriff. Das öffentliche Forschungsinstitut verfügt über rund 15 Jahre Erfahrung in hydrodynamischer Forschung und Satellitenentwicklung. Neben Windanalysen für große Infrastrukturen wie Brücken oder Stadien betreibt das Team ein umfangreiches Raumfahrtprogramm. Zu den aktuellen Projekten gehört beispielsweise der Satellit UPM-Sat 3.

Gerade in der europäischen Luft- und Raumfahrt – insbesondere in der Satellitenentwicklung – verschafft eine agile Fertigung einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil. Die Ingenieurinnen und Ingenieure des Instituto Universitario Ignacio da Riva standen jedoch vor einem typischen Problem: Zwischen digitalem Design und physischem Prototyp entstand immer wieder ein Engpass in der Fertigung.

In der Luft- und Raumfahrt entscheidet die Geschwindigkeit von Iterationen über den Erfolg von Entwicklungsprojekten – insbesondere in der Satellitenentwicklung.

Satellitenentwicklung trifft auf starre Beschaffung

Die Entwicklung von Satellitenkomponenten erfordert eine besonders flexible Forschungsumgebung. Designs bleiben selten lange unverändert. Stattdessen werden sie durch Tests, Simulationen und studentische Entwicklungsarbeiten kontinuierlich angepasst und verbessert.

Genau hier gerieten die bestehenden Fertigungsprozesse an ihre Grenzen. Intern verfügte das Institut lediglich über kleinere Maschinen und Fräsen. Deren mechanische Steifigkeit reichte jedoch nicht aus, um raumfahrttaugliche Materialien wie Aluminium oder Edelstahl mit der erforderlichen Präzision zu bearbeiten. Zusätzlich mussten Forschende regelmäßig Zeit aufwenden, um Fertigungsprobleme zu beheben – Zeit, die eigentlich für anspruchsvolle Luft- und Raumfahrtforschung vorgesehen war.

Raumfahrt und Defence

Simulation wird zum Entscheidungsinstrument

Hinzu kam ein zweites Hindernis: die administrativen Anforderungen der öffentlichen Beschaffung. Als staatliche Universität unterliegt die Universidad Politécnica de Madrid strengen Compliance- und Dokumentationsvorschriften. Jede Designänderung löste einen neuen Angebotsprozess aus. Angebote mussten manuell eingeholt werden, was zu Verzögerungen und Budgetunsicherheiten führte. Lokale Werkstätten wiederum reagierten häufig zurückhaltend auf Einzelanfertigungen oder verlangten hohe Rüstkosten für einzelne Bauteile.

Diese Situation erhöhte das Projektrisiko deutlich. Ungeeignete Maschinen oder unzuverlässige Zulieferer führten immer wieder dazu, dass Prototypen die strengen Zertifizierungsanforderungen der Europäischen Weltraumorganisation ESA nicht erfüllten. Gleichzeitig kollidierten wöchentliche Designänderungen mit Beschaffungszyklen von mehreren Wochen – ein ernstes Problem für den Zeitplan des Satellitenprojekts UPM-Sat 3.

Meviy beschleunigt Satelliten-Prototyping

Das Team suchte deshalb nach einer Lösung, die digitale Konstruktion direkt mit der Fertigung verbindet – ohne die Verzögerungen klassischer Werkstattprozesse. Eine eigene Produktionslinie aufzubauen, kam dabei aus guten Gründen nicht in Frage. Dafür hätten sowohl spezialisierte CNC-Fachkräfte als auch hochpräzise Maschinen gefehlt. Auch lokale Werkstätten erwiesen sich als wenig geeignet, weil sie Einzelteile häufig ablehnten oder hohe Einrichtungskosten verlangten.

Die Forschenden testeten deshalb drei Online-Fertigungsplattformen. Entscheidend war schließlich die Qualität der gefertigten Teile sowie die Geschwindigkeit des Angebotsprozesses. Die Wahl fiel auf Meviy, vor allem wegen der KI-gestützten, automatischen Angebotskalkulation nach dem Upload von STEP-Dateien, die eine sofortige Rückmeldung zu Preis, Lieferzeit und Fertigbarkeit ermöglicht.

Mit diesem Ansatz können Ingenieure unmittelbar nach einer Designänderung sehen, wie sich diese auf Kosten und Lieferzeit auswirkt. Gleichzeitig erhalten sie Zugriff auf professionelle CNC-Fertigungskapazitäten sowie auf spezielle Oberflächenbehandlungen, darunter schwarze Eloxierung, die für das thermische Management von Raumfahrtkomponenten erforderlich ist.

Wir arbeiten allgemein mit vielen Iterationen. Jetzt aktualisieren wir einfach das CAD-Modell direkt auf der Plattform und erhalten sofort ein Angebot, ohne jemanden kontaktieren zu müssen.

Der neue Entwicklungsworkflow im Satellitenprojekt

Nach der Einführung von Meviy ersetzte das Institut die bisherigen manuellen Angebotszyklen durch einen digitalen Prozess. Die Ingenieure laden hierzu ihre STEP-Dateien direkt auf die Plattform hoch und erhalten – dank KI-gestützter Geometrieerkennung – sofort Feedback zu Preis, Lieferzeit und Fertigbarkeit. Wenn sich ein Design ändert, kann das CAD-Modell angepasst und noch innerhalb derselben Woche erneut bestellt werden – ein entscheidender Vorteil in Projekten mit studentischer Beteiligung und daraus resultierenden häufigen Iterationen.

Die Komponenten entstehen heute per CNC-Fräsen auf Abruf aus Aluminium oder Edelstahl und erfüllen die engen Toleranzen der Raumfahrttechnik. Parallel führt das Team weiterhin detaillierte 2D-Zeichnungen, um sicherzustellen, dass die Dokumentation den Anforderungen von ESA- und ISA-Standards entspricht.

Besondere Aufmerksamkeit gilt den thermischen Eigenschaften der Bauteile. Satellitenkomponenten müssen definierte thermo-optische Eigenschaften besitzen, insbesondere hinsichtlich Infrarot-Emissivität und solarer Absorption. Deshalb spezifiziert das Team für Aluminiumteile eine schwarze Eloxalschicht, die gezielt zur thermischen Kontrolle im Weltraum beiträgt – nicht vordergründig aus ästhetischen Gründen, sondern als funktionales Element der Satellitentechnik. Auch wirtschaftlich lässt sich der Prozess flexibel steuern. Für weniger dringende Laborbauteile nutzt das Institut häufig eine Lieferoption mit 25 Tagen, um das Budget effizient zu verwalten.

Die Komponenten entstehen heute per CNC-Fräsen auf Abruf aus Aluminium oder Edelstahl und erfüllen die engen Toleranzen der Raumfahrttechnik.

Messbare Ergebnisse in der Satellitenentwicklung

Die Umstellung auf die digitale Fertigungsplattform brachte sowohl operative als auch wirtschaftliche Verbesserungen. Durch den Wegfall administrativer Reibungsverluste und interner Fehlersuche stellte das Institut fest, dass extern gefertigte Bauteile häufig kostengünstiger sind als eine Eigenproduktion. Ermöglicht wird dieser Umstand und die höhere Geschwindigkeit durch KI-basierte Analyseprozesse im Hintergrund: Die Plattform erkennt Geometrien, prüft Fertigbarkeit und kalkuliert automatisch, ohne dass ein Mensch auf der Dienstleisterseite eingreifen muss.

„Für uns hat sich komplett verändert, wie wir mit der Fertigung all dieser kleinen Teile umgehen“, erklärt Ignacio Torralbo Gimeno, Technical Lead am Instituto Universitario Ignacio da Riva. „Wir arbeiten allgemein mit vielen Iterationen. Jetzt aktualisieren wir einfach das CAD-Modell direkt auf der Plattform und erhalten sofort ein Angebot, ohne jemanden kontaktieren zu müssen.“

Auch die Qualität überzeugte das Team: „Bei der Qualität, die die Grundvoraussetzung unserer Projekte ist, ist es für uns am einfachsten auf Meviy zu setzen“, berichtet Ignacio Torralbo Gimeno weiter. „Wir haben drei Anbieter getestet – hier ist die Qualität höher als bei anderen Online-Plattformen. Dass wir sofort sehen können, wie sich Designänderungen auf den Preis auswirken, ist für unsere Mission darüber hinaus äußerst wertvoll.“

„Als Forschungsinstitut einer öffentlichen Universität ist Beschaffung normalerweise mit sehr viel Papierarbeit verbunden“, so Ignacio Torralbo Gimeno. „Heute sind die Kosten deutlich niedriger als früher. In manchen Fällen ist es sogar günstiger, Teile über die Plattform zu bestellen, als sie intern zu fertigen.“

KI-Plattformen beschleunigen die Raumfahrt

Der Fall des Instituto Universitario Ignacio da Riva zeigt, wie digitale Fertigungsplattformen hochpräzise Forschung unterstützen können. Ingenieure gelangen heute innerhalb weniger Tage statt Wochen vom Entwurf zum physischen Test. Gleichzeitig lassen sich Investitionen in teure CNC-Maschinen und spezialisiertes Bedienpersonal vermeiden.

Darüber hinaus erlaubt die sofortige Preisrückmeldung, Bauteilgeometrien oder Materialien bereits während der Konstruktion zu optimieren. Auch Einzelteile bleiben wirtschaftlich produzierbar, ohne von der Auslastung lokaler Werkstätten abhängig zu sein. Dass sich dieser Workflow auch auf geometrisch komplexere Bauteile ausweiten lässt (etwa durch die KI-gestützte automatische Erkennung freier Kurvengeometrien) zeigt, in welche Richtung sich KI-basierte Fertigungsplattformen weiterentwickeln: weg vom reinen Bestellprozess, hin zu einem intelligenten Werkzeug in der Konstruktionsschleife selbst.

„In hochpräzisen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt ist der Zeitaufwand für manuelle Beschaffung ein erhebliches Innovationshemmnis“, betont Tobias Hemmann, Business Development Team Leader bei Misumi-Meviy. „Durch die Digitalisierung des Weges vom CAD-Modell zum physischen Bauteil können sich Ingenieurinnen und Ingenieure auf ihre Kernaufgaben konzentrieren, statt Zeit in administrative Prozesse zu investieren. Wenn sich Iterationszyklen von Wochen auf wenige Tage verkürzen, wird das zu einem entscheidenden Faktor für Wettbewerbsfähigkeit und Präzision im europäischen Engineering.“

Europe’s security landscape is changing rapidly

As defence budgets rise and EU programmes expand, civil technology providers are becoming vital contributors to Europe’s strategic autonomy. The event will act as a neutral platform for dialogue between technology suppliers, integrators, and decision-makers shaping the next generation of European defence capabilities and aims to open doors between civil industry and defence procurement, providing practical insights.

Find out more and register

Nächste Stufe: Thermo-optische Präzision für die ESA

Die Zusammenarbeit zwischen dem Instituto Universitario Ignacio da Riva und Meviy soll künftig weiter vertieft werden. Geplant ist eine gemeinsame Charakterisierung thermo-optischer Eigenschaften verschiedener Oberflächenbehandlungen. Ziel ist es, noch präzisere Daten für zukünftige Satellitendesigns zu gewinnen und den Fertigungsprozess noch enger an die strengen Anforderungen der ESA anzupassen.

Damit könnten zukünftige Designentscheidungen auf hochauflösenden experimentellen Daten basieren – ein weiterer Schritt, um Raumfahrtforschung effizienter, schneller und präziser zu machen und so weiter das Fundament des unbeirrbaren menschlichen Fortschritts zu bereiten.

Tobias Hemmann ist Business Development Team Leader bei Misumi-Meviy.