13.07.2021 – Kategorie: Konstruktion & Engineering

Planetenrollengewindetrieb: Fit für den Einsatz in einer anderen Welt

Planetenrollengewindetrieb im Einsatz auf dem MarsQuelle: NASA

Der Rover Perseverance sucht nach Spuren früheren Lebens auf dem Mars. Mit dabei: ein Planetenrollengewindetrieb, der Proben sicher lagern hilft.

  • Wenn der Mars Rover Perseverance auf dem roten Planeten nach Spuren früheren Lebens sucht, hilft ein Planetenrollengewindetrieb von Ewellix dabei, die Proben sicher zu lagern.
  • Der Gewindetrieb ist als Teil der Mars 2020 Perseverance Rover Mission der NASA auf dem Mars gelandet.
  • Er arbeitet in der Versiegelungsstation an der Basis des Perseverance und erzeugt die notwendige hohe Kraft, um die 43 Probenröhren an Bord hermetisch zu versiegeln.

Der Mars Rover verfügt über einen kleinen Servomotor, der die Mutter des Rollengewindetriebs antreibt. Der Gewindetrieb wandelt diese Dreh- in eine Linearbewegung um und drückt auf einen Stößel. Dieser presst die Dichtung mit hochpräziser Kraft, Geschwindigkeit und Positionierung in das offene Ende des Probenröhrchens. Da der Rover so leicht wie möglich sein musste, benötigte die NASA einen Planetenrollengewindetrieb, der große Kraft in einem kleinen Mechanismus bietet. Die Komponente von Ewellix ist belastbar und leicht. Sie ist langlebig, robust und zuverlässig Zudem hält sie häufige Änderungen der Belastungsrichtung, hohe lineare Geschwindigkeiten und ein gewisses Maß an Verschmutzung aus.

Große Kraft in einem kleinen Mechanismus

Die Ingenieure von Ewellix in Armada, Michigan, entwickelten diese lineartechnische Komponente gemeinsam mit dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA am California Institute of Technology. Basis für die Mars-Version ist ein Standard SR/HR-Planetenrollengewindetrieb, den Ewellix an die außergewöhnlichen Einsatzbedingungen angepasst hat. Die Komponente wurde in für die Luft- und Raumfahrt tauglichen Materialien ausgeführt und speziellen Wärmebehandlungen unterzogen. Diese Aufgaben übernahmen in den USA ansässige Zulieferer mit Luft- und Raumfahrtzertifizierungen. Der eingesetzte Planetenrollengewindetrieb ist robust genug, um den extremen Temperaturen im Weltraum und auf dem Mars standzuhalten, die bis zu -80 Grad Celsius erreichen können.


Die speziell für die harten Bedingungen angepasste Planetenrollengewindetrieb von Ewellix arbeitet in der Versiegelungsstation an der Basis des Perseverance. Er erzeugt die notwendige hohe Kraft, um die 43 Probenröhren an Bord hermetisch zu verschließen. | Bildquelle: Ewellix-Gruppe

Die Entwicklung, der Prototyp, die Herstellung und der Test der Komponente waren langwierig. Von der Konzeptuntersuchung bis zur Systemvalidierung, bei der schließlich eines der von Ewellix bereitgestellten Endproduktmuster für die Mission ausgewählt wurde, vergingen mehrere Jahre. Dem schlossen sich umfangreiche Systemtests einschließlich des Planetenrollengewindetriebs am JPL an.

Planetenrollengewindetrieb für außergewöhnliche Umgebungsbedingungen

„Bei der Entwicklung gab es sicherlich einige Premieren für uns, da die Anwendungsbedingungen und die Umgebung sehr anspruchsvoll sind. Wir mussten unsere Komponenten so weit wie möglich verkleinern, um Platz und Gewicht zu sparen und trotzdem die notwendige Tragzahl und Stabilität sicherstellen. Außerdem müssen alle Teile auch bei sehr niedrigen Temperaturen zuverlässig arbeiten. Daher wurden alle Werkstoffe speziellen Wärmebehandlungen unterzogen“, erläutert Jean-Pierre Collognat, Projektleiter und Business Development Manager bei Ewellix, einige der Herausforderungen. „Wir haben bei diesem unglaublichen Projekt Feinmechanik und Fertigung auf ein neues Niveau gehoben und gezeigt, wie aus einem Standartprodukt eine einzigartige Komponente für den Einsatz in einer – im wahrsten Sinne des Wortes – anderen Welt entstehen kann.“

Nach einer 203-tägigen Reise landete der Perseverance Rover, der größte und ausgefeilteste Rover, den die NASA je zu einem anderen Planeten geschickt hat, auf dem Mars. Hier wird er nach Anzeichen von altem mikrobiellem Leben suchen. Seine Aufgabe ist es, Marsgestein zu sammeln, Proben zu entnehmen und zu versiegeln, um sie zu testen und an Bord zu lagern. Eine für 2031 geplante Marsmission wird die gesammelten Proben abholten, um sie zur detaillierten Analyse zurück zur Erde zu bringen.

Bild oben: Ein von Ewellix entwickelter und gebauter Planetenrollengewindetrieb ist als Teil der Mars 2020 Perseverance Rover Mission der NASA auf dem roten Planeten gelandet. Bildquelle: NASA

Weitere Informationen: https://www.ewellix.com/en/global/

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