Triebwerk mittels additiver Fertigung 25.03.2019, 07:30 Uhr

Raketentriebwerk aus dem 3D-Drucker revolutioniert die Raumfahrttechnik

3D-Drucker haben für viele Unternehmen während der letzten Jahre zunehmend an Wert gewonnen. Nachdem anfänglich nur kleine Bauteile gefertigt wurden, haben die Dimensionen mittlerweile deutlich zugelegt. Die Firma Orbex hat nun sogar ein Raketentriebwerk produziert, das vollständig im 3D-Drucker hergestellt wurde. Ist diese Vorgehensweise einmalig oder könnte sie sogar weite Bereiche der Raumfahrt auf den Kopf stellen?

Orbex-Triebwerk aus dem 3D-Drucker

Orbex fertigt sein Raketentriebwerk mit dem 3D-Drucker.

Foto: SLM & Orbex

Orbex stellt Antrieb für Trägerrakete Prime vor

Kürzlich hat die Firma Orbex den Antrieb für seine Trägerrakete Prime vorgestellt. Dabei handelt es sich um ein Raketentriebwerk, das in Kooperation mit dem deutschen Unternehmen SLM Solutions gefertigt wurde. Nach umfangreichen Gesprächen und einer langfristigen Planung wurden spezielle Bauteilgeometrien entwickelt, die dafür sorgen, dass das Triebwerk auch den Anforderungen und Belastungen der Raumfahrt gerecht wird. Anschließend stellte das deutsche Unternehmen einen SLM-800-Drucker zur Verfügung, mit dem das Triebwerk gefertigt werden konnte. Als Werkstoff entschied sich Orbex letztlich für eine spezielle Nickellegierung, die auf Metallpulver basiert.

Aufgrund der innovativen Produktionsweise mithilfe des sogenannten Laser Melting Verfahrens konnte die Produktionszeit, verglichen mit bisherigen Verfahren, um etwa die Hälfte reduziert werden. In puncto Kosten war es sogar möglich, die Ausgaben für die Herstellung des Triebwerks um 90 Prozent zu senken.

Orbex – kleines Unternehmen, große Erfolge

Dass es Orbex gelang, ein ganzes Raketentriebwerk auf diese Art und Weise herzustellen, ist an sich schon bemerkenswert. Mit Blick auf die Historie des Unternehmens, wird das ganze Unterfangen noch erstaunlicher, denn Orbex wurde erst im Jahr 2015 in Schottland gegründet. Folgerichtig sorgt die Fertigung der Prime-Rakete für große Aufmerksamkeit und Interessenten.Die Grundidee war von Anfang an, eine kommerzielle Weltraumrakete zu konstruieren, die kleine Satelliten in die Erdumlaufbahn transportieren kann. Möglich gemacht wurde die Umsetzung durch private Spenden in Höhe von etwa 35 Millionen Euro. Allein mit diesem Geld wäre es auf herkömmliche Art und Weise jedoch kaum möglich gewesen, eine derart leistungsfähige Trägerrakete zu fertigen. Um die Kosten zu senken, entschied sich Orbex dazu, auf alternative sowie moderne Herstellungsprozesse zu setzen, wie das Beispiel des Triebwerks zeigt.

3D-Druck in der Raumfahrt wird immer wichtiger

Zwar ist es Orbex gelungen, ein ganzes Triebwerk im 3D-Drucker zu fertigen, jedoch sind auch andere Unternehmen und Raumfahrtbehörden ebenfalls an den Möglichkeiten des 3D-Drucks interessiert. So plant die NASA mithilfe von 3D-gedruckten Bauteilen ein ganzes Biotop auf dem Mars zu errichten. Darüber hinaus bietet der Metall-3D-Druck vielfältige Optionen, um die Entwicklung künftiger Raketen zu beschleunigen und Kosten- sowie Zeitfaktoren deutlich zu reduzieren.

Auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt beschäftigt sich intensiv mit den Möglichkeiten der Produktionsweise via 3D-Druck. Primär geht es dabei darum, die Nachhaltigkeit sowie die Kosten zu reduzieren. Bislang sind sowohl Entwicklung als auch Fertigung von Raketentriebwerken sehr kostspielig. Gemeinsam mit der Europäischen Raumfahrtagentur ESA wurde bereits ein erster Transportantrieb entwickelt. Der große Vorteil des auf den Namen „Berta“ getauften Triebwerks findet sich im Bereich der Flexibilität. Da „Berta“ wiederverwendbar ist, kann das Triebwerk nicht nur günstig produziert, sondern auch mehrfach genutzt werden. Wie auch Orbex wandte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt ein identisches Verfahren an, bei dem Werkstoffe aus Nickel und Edelstahl in Pulverform durch den Einsatz von Lasern miteinander verschmolzen wurden. Sofern die Testphase mit dem Antrieb erfolgreich abgeschlossen werden kann, sieht die ESA gute Chancen darin, dass künftige Triebwerke für die Ariane-6-Raketen ebenfalls per 3D-Druck gefertigt werden.

Wie geht es weiter?

Unternehmen wie Orbex zeigen derzeit deutlich auf, dass innovative Produktionswege der Schlüssel für die zukünftige Raumfahrt sein dürften. Neben dem Aspekt der Umweltfreundlichkeit kommt insbesondere dem finanziellen Faktor eine wichtige Rolle zugute . Schließlich haben sich binnen weniger Jahre viele private Raumfahrtunternehmen hervorgetan, die auf etwaige Kostenreduzierungen angewiesen sind. Entsprechend ist davon auszugehen, dass in Zukunft weitere Bauteile per 3D-Druck gefertigt werden.

 

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