maxon Inside
Le persone dietro gli azionamenti marziani
Anni di collaborazione tra maxon e gli esperti spaziali di JPL hanno portato allo sviluppo dei motori BLDC che movimentano i preziosi campioni di suolo su Marte durante la missione Perseverance. Incontriamo gli specialisti maxon dietro questi attuatori e scopriamo cosa li entusiasma.
Un tempo c'era vita su Marte? Per rispondere a questa domanda, la NASA ha inviato il rover Perseverance che preleverà campioni di terreno che verranno poi riportati sulla Terra. Questa missione è il risultato finale di una accurata preparazione, duro lavoro e tecnologie modernissime.
All'interno del rover, 10 azionamenti maxon movimentano i preziosi campioni di Marte che verranno poi posizionati sul pianeta rosso dove verranno recuperati e riportati sulla Terra in occasione di una missione futura. Gli azionamenti utilizzati sono nove motori EC 32 flat e un EC 20 flat abbinati a un riduttore planetario GP 22 UP. Inoltre, sei motori DCX 10 provvedono al controllo del piatto oscillante sull'elicottero marziano determinandone la direzione di volo.
Il pianeta rosso continua ad essere affascinante, come confermano le affermazioni dei collaboratori di maxon coinvolti in questi progetti. Ecco le loro storie:
Denise Hüglin, meccanico di produzione del reparto Sviluppo prototipi
“Non avrei potuto desiderare un lavoro migliore,” dice Denise. Questo perché il suo lavoro nello sviluppo di prototipi non è mai noioso, che si tratti di un progetto aerospaziale, medico o robotico.
Ma sicuramente gli azionamenti spaziali sono qualcosa di speciale. Tutto è più complesso: i processi, i test e la documentazione. Inoltre, Denise e i colleghi hanno una grande responsabilità. Ma il team è in grado di sostenere una forte pressione e ha lavorato ai progetti di Marte di ESA e NASA per molti anni ed è cresciuto trasformandosi in una grande famiglia.
Questo dà a Denise la piacevole sensazione che tutto andrà bene su Marte. “Sono grata di avere la possibilità di lavorare a prodotti che volano verso mondi sconosciuti. Non molti hanno questa opportunità.”
“Penso che l'ispirazione non arrivi da un foglio di carta bianco. Per questo, nella mia postazione di lavoro ho raccolto numerosi motori e componenti interessanti. È stato uno di questi componenti a darmi l'idea chiave dell'azionamento senza spazzole ora utilizzato sul rover Perseverance della NASA. Il veicolo raccoglierà campioni su Marte. I campioni verranno movimentati dai nostri motori quindi questi componenti sono fondamentali per il successo della missione. Sì, sono orgoglioso di poter contribuire a un'impresa che aiuterà a conoscere il sistema solare in cui tutti noi viviamo. Le missioni spaziali sono i viaggi di scoperta dei nostri tempi e si possono realizzare solo con i più elevati standard tecnici. I nostri azionamenti di precisione svolgono spesso attività importanti durante queste missioni, gli errori non sono un'opzione contemplata ed è questo a renderle così entusiasmanti. In qualità di responsabile di SpaceLab, sono sempre alla ricerca di nuove tecnologie per la nostra azienda. Uno dei miei obiettivi è anche la creazione di un ambiente in cui le persone possano lavorare nel migliore modo possibile. Fortunatamente noi di maxon stiamo migliorando costantemente sotto questo aspetto. Prima fornivamo semplicemente gli azionamenti con le modifiche specificate e i clienti erano responsabili di ciò che avveniva dopo, ora abbiamo l'esperienza nelle applicazioni spaziali e abbiamo definito processi di garanzia di qualità che soddisfano le aspettative del settore. I clienti di altri settori in cui i requisiti possono essere altrettanto impegnativi, come il settore medico, traggono beneficio da questo know-how. I progetti spaziali richiedono molta pazienza. Faccio questo lavoro da oltre dieci anni ma solo ora i miei azionamenti iniziano, piano piano, a essere utilizzati e per questo è ancora più soddisfacente quando tutto funziona.”
Hannah Kleeblatt, Ingegnere di qualità – Progetti
Nei progetti spaziali, l'ingegnere di qualità Hannah ha molto altro da fare rispetto alle altre applicazioni. Scrive complessi piani di ispezione, documentazioni dettagliate e dà la propria approvazione dopo avere condotto controlli approfonditi di prodotti e documenti. Nel caso degli azionamenti per le missioni marziane, i clienti esaminano scrupolosamente ogni aspetto: fasi di lavoro, materiali e metodi di produzione. Per questo Hannah descrive questi progetti come un'enorme opportunità per lei e per maxon: il potenziale di apprendimento è enorme. A volte si devono adottare soluzioni insolite, come quella volta in cui Hannah e i colleghi hanno ispezionato le flange degli ingranaggi interni per i riduttori marziani della NASA, millimetro per millimetro, con un endoscopio acquistato da una vicina azienda medica.
Dominik Frey, project manager – Sviluppo di riduttori
Dominik ha un forte interesse per i progetti spaziali, soprattutto per i complessi requisiti. In qualità di project manager, ha sempre in mente le esigenze del cliente. Al contempo coordina tutti i reparti coinvolti, dalla progettazione, agli acquisti al controllo qualità e alla produzione, per individuare la soluzione ottimale. Proprio come un ricercatore spaziale, a volte si imbatte in territori inesplorati, superando i limiti del possibile e oltre. In queste situazioni, apprezza il fatto che maxon gli dia la libertà di partecipare attivamente alle questioni tecniche facendo la differenza. Le sue idee progettuali sono state già utilizzate per le applicazioni spaziali ed è quindi comprensibile che segua con passione i progressi delle missioni marziane.
“Non vedo l'ora che il primo elicottero della NASA voli su Marte. In qualità di project manager tecnico Aerospace, ero responsabile dei motori DC usati per controllare l'elicottero affinché il piatto oscillante fosse preciso. Per me, questi progetti sono un sogno diventato realtà, soprattutto in casi come questo, quando riusciamo a soddisfare tempistiche ristrette e i nostri prodotti danno risultati positivi in tutti i test di qualifica. Sono molto orgogliosa di fare parte di questa incredibile operazione. Un'impresa simile può essere realizzata solo con la collaborazione di molte persone, ovviamente. Rappresento quasi l'interfaccia tra il cliente e i vari reparti di maxon. Mi accerto che vengano rispettati i requisiti in termini di qualità, scadenze e costi. Mi piace essere in contatto con tutto il personale di maxon coinvolto, dallo sviluppo alla produzione. Inoltre sono appassionata dai progetti spaziali perché sono sempre stata affascinata dal settore aerospaziale. Sono diversi da tutte le altre applicazioni soprattutto per i requisiti qualitativi solitamente più elevati, per gli aspetti quali resistenza a vibrazioni e temperatura. Di conseguenza, tutto quanto deve essere analizzato e testato scrupolosamente. I componenti usati nei nostri motori standard vengono riesaminati per essere assolutamente certi che funzionino nello spazio o su altri pianeti. Richiede molto lavoro ma vale la pena.”
Dominik Omlin, ingegnere di produzione aerospaziale
“Quando realizziamo i motori per Marte, tutto deve essere fatto praticamente a mano. Ogni mossa e ogni fase di assemblaggio deve essere documentata e corretta, non possiamo permetterci errori. Stiamo lavorando con materiali che non si trovano semplicemente a magazzino. Razionalmente sono consapevole che su Marte non c'è modo di sistemare le cose. Il nostro azionamento deve funzionare, in caso contrario l'intera missione potrebbe fallire. È per questo che discutiamo insieme ogni aspetto, discutiamo i passaggi successivi e lavoriamo con rigidi doppi controlli da parte di una seconda persona. Il nostro team di produzione speciale assembla i motori e le combinazioni di azionamenti per le applicazioni spaziali, ma non solo. Gestiamo anche gli ordini per il settore medico, la robotica e altre industrie. Ogni progetto è diverso, quindi abbiamo una profonda conoscenza della gamma di motori maxon. In qualità di ingegnere di produzione aerospaziale, ho molte mansioni. Queste comprendono la creazione di descrizioni dettagliate dei processi, produzione degli azionamenti, formazione dei dipendenti e il lavoro a stretto contatto con il reparto di progettazione. A volte trascorro molte ore nella camera bianca, dove i motori vengono protetti dalle particelle, e mi concentro sul mio lavoro. Non è sempre semplice quando hai qualcuno che ti sorveglia, com'è avvenuto per i progetto Mars 2020. Gli specialisti di JPL, il nostro cliente, hanno lavorato a stretto contatto coi noi e sono venuti più volte a farci visita presso la nostra sede. Con loro abbiamo discusso le sfide e abbiamo lavorato all'identificazione delle soluzioni. Sì, sono orgoglioso di essere una piccola parte di queste missioni spaziali. Posso constatare come i clienti siano grati per quello che facciamo. Tutto questo rende il lavoro ancora più appagante.”
Kathrin Tschersich, responsabile assemblaggio campioni di progetto
Kathrin apprezza molto il fatto che nel suo lavoro un giorno non è mai uguale all'altro. Con il suo team di assemblaggio di campioni per il progetto, crea singoli riduttori o sistemi composti da motore, riduttore, encoder e altro. Vi sono sempre delle sfide, sia che si tratti di un progetto per un'applicazione spaziale, per la tecnologia medica o per l'uso industriale. Dal punto di vista tecnico e organizzativo, il suo team non ha mai imparato così tanto come durante il progetto del rover marziano dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA), nel quale maxon fornisce unità di azionamento complete. “Questi progetti spaziali mi dimostrano che si può crescere solo se si esce dalla comfort zone. Mi riempie di orgoglio sapere che i prodotti che sono passati per le mie mani un giorno entreranno in azione su Marte.”
Aiko Stenzel, ingegnere progettista aerospaziale
“Negli ultimi sette anni ho avuto il privilegio di costruire motori DC con spazzole per diverse missioni marziane. Tutto ha avuto inizio con il progetto ExoMars per l'ESA in cui sono stato responsabile di 13 diversi azionamenti. Questi comprendevano l'innovativo azionamento per ruote sul rover in grado di sollevare le ruote sul terreno roccioso. Abbiamo appositamente sviluppato un nuovo freno a coppia di cogging puramente magnetico. L'idea è quella di impedire che il rover rotoli lungo i pendii. Tuttavia, finora il progetto più eccitante è stato l'elicottero marziano per la NASA. Ho avuto l'opportunità di sviluppare un azionamento maxon DCX 10 per il comando delle pale del rotore. Erano necessari sei di questi piccoli motori a corrente continua. Gli estremi requisiti in termini di peso hanno rappresentato la sfida più impegnativa: abbiamo dovuto eliminare ogni decimo di grammo possibile in modo che l'elicottero potesse funzionare nell'atmosfera rarefatta di Marte. È fantastico essere riusciti a trovare una soluzione con una potenza sufficiente a regolare le pale del rotore, nonostante la riduzione del peso, e in grado di di gestire tutte le vibrazioni così come le fluttuazioni di temperatura. La differenza tra gli azionamenti spaziali e quelli sulla Terra è che ci spingiamo oltre i limiti del possibile: nella progettazione, nei materiali e nei processi. Ad esempio, abbiamo sviluppato uno speciale processo di tempra per la produzione di alberi per renderli più resistenti. Inoltre è sempre necessaria molta documentazione: distinte dei materiali dettagliate, specifiche di peso, calcoli del baricentro, calcoli delle aree superficiali per le parti plastiche, e via dicendo. Ed è positivo che molti altri clienti possano trarre vantaggio dalle nostre esperienze nel settore spaziale. Ad esempio, abbiamo sviluppato speciali tecniche di saldatura per gli azionamenti marziani che vengono ora utilizzate nella nostra produzione commerciale standard. Il catalogo maxon comprenderà presto i freni di trattenimento magnetici che abbiamo sviluppato per ExoMars. Bello, vero?”
Thilo Pfaff, ingegnere di produzione – Azionamenti
Quando si tratta di azionamenti di precisione per il settore aerospaziale, la perfetta interazione di processi di lavoro chiaramente e accuratamente documentati, sistemi, materiali d'esercizio, attrezzature e risorse umane è la chiave per il successo. L'obiettivo consiste nel mantenere la produzione più efficiente e affidabile possibile. Questo è il mondo il cui l'ingegnere di produzione Thilo si sente a suo agio: si occupa di tutti i fattori necessari per una produzione senza problemi e assicura che vengano osservati gli standard correlati. I colleghi dell'assemblaggio conoscono le diverse fasi del lavoro e sanno a cosa devono prestare particolare attenzione, ad esempio quando si parla di sicurezza o quando si costruiscono gli azionamenti. Thilo ama spiegare ai suoi colleghi perché uno standard, le fasi di processo e le misure preventive sono importanti e cosa c'è dietro. Il fatto che stia contribuendo a una missione di successo su Marte alimenta ulteriormente la passione per il suo lavoro.
Mars2020
Maggiori informazioni sul contributo di maxon all'attuale missione Perseverance della NASA: mars.maxonworld.com