Raketentriebwerke
Wetterdaten, Kommunikation, globale Ortungssysteme, globale Bilder und Karten - immer mehr Dienste nutzen die Vorteile von Kleinsatelliten oder sind in einigen Fällen sogar vollständig von ihnen abhängig. Um diese Mikrosatelliten in die Umlaufbahn zu bringen, werden kleine Trägerraketen benötigt. Die Nachfrage nach diesen Trägerraketen nimmt stetig zu. In den letzten Jahren ist diese "New Space"-Industrie mit vielen verschiedenen Neugründungen und Unternehmen, die sich auf die Entwicklung spezialisiert haben, rasch aufgeblüht. Das Unternehmen, dem es gelingt, die größte Nutzlast mit dem effizientesten Antrieb ins All zu befördern, wird das Rennen gewinnen.
Die additive Fertigung ist der wichtigste Ansatz, um die Kosten niedrig zu halten und gleichzeitig ein optimales Triebwerkskonzept zu erhalten, aber das funktioniert nur, wenn das Triebwerk in einem einzigen Stück 3D-gedruckt werden kann.
3D-Druck eines Raketentriebwerks
Der 3D-Druck bietet beim Bau von Raketentriebwerken entscheidende Vorteile. Außerdem kann die Funktionalität von Teilen völlig neu erdacht und erfunden werden: Sie können zum Beispiel integrierte Kühlkanäle in eine Brennkammer integrieren oder mehrere Teile zu einem einzigen All-in-One-Design zusammenfassen.
"Mit Unterstützung von EOS und AMCM arbeitet das US-amerikanische Start-up-Unternehmen LAUNCHER daran, kleine bis mittelgroße Nutzlasten effizienter als je zuvor ins All zu befördern. Das Ergebnis sind neuartige und innovative Raketenkonzepte - und das weltweit größte Raketentriebwerk, das jemals additiv in einem Stück gefertigt wurde."
Das Triebwerk basiert auf einem Standard-Raketendesign, ist aber für eine optimale Kühlung mit internen Rippen erweitert. LAUNCHER hat dieses neue Design dank 3D-Druck schnell und kosteneffizient konstruiert, getestet und weiterentwickelt.
Der größte einteilige 3D-gedruckte Raketentriebwerk der Welt
Zu den Hindernissen gehörten die Größe des Bauraums und die schwierigen Materialeigenschaften. AMCM, ein Unternehmen der EOS Gruppe, das auf Kundenwünsche zugeschnittene Spezialmaschinen anbietet, nahm diese Herausforderung an.
"Die Brennkammer, die auf den M4K-Maschinen von AMCM aus einer Kupferlegierung 3D-gedruckt wurde, ist die größte einteilige Brennkammer für Flüssigkeitsraketentriebwerke der Welt."
Die Kammer ist 86 cm hoch und hat einen Auslassdüsendurchmesser von 41 cm (16 in). Der Booster gewann kürzlich einen Preis in Höhe von 1,5 Millionen Dollar beim US Air Force Space Pitch Day, der zur Beschleunigung des Entwicklungs- und Testprogramms des E-2-Boosters veranstaltet wurde. Die ersten groß angelegten Testläufe sind bereits geplant. Die Animation zeigt die vollständige Brennkammer mit additiv und konventionell gefertigten Teilen.
"Traditionell erfordert die Herstellung dieser Art von Teilen Millionen von Dollar an Investitionen in Spezialmaschinen. Mit dem 3D-Druck gibt es jetzt die Möglichkeit, Brennkammer, Düse und Hals in einem einzigen Stück zu drucken. Dank dieses Fortschritts ist unsere Arbeit so einfach wie nie zuvor."
Max Haot, Gründer von Launcher
Fallstudie
Einspritzkopf für Ariane 6 Raketentriebwerke
Die ArianeGroup entschied sich für den industriellen 3D-Druck, um eine wichtige Triebwerkskomponente für ihre neue Ariane 6-Raketenstufe zu produzieren, mit dem Ziel, die ursprünglichen 248 Teile zu konsolidieren und die Stückkosten zu senken. In Zusammenarbeit mit dem Team von EOS Additive Minds wurden die Risiken analysiert, die Kosten geschätzt und der Produktionsprozess optimiert, einschließlich Layout-Design und Ablaufplanung.
Die Zusammenarbeit führte zu großartigen Ergebnissen:
- -2165 Stunden reduzierte Produktionszeit
- -50 % geringere Kosten
- -247 Einzelteile auf ein einziges Teil reduziert
- Funktionsintegration
Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr darüber zu erfahren.
"Das Ariane-Programm verbindet unsere Innovationskraft mit dem Know-how von EOS. Gemeinsam bereiten wir uns auf die additive Fertigung des Einspritzkopfes für ein Raketentriebwerk vor. Die Ergebnisse sind beeindruckend - eine deutlich verkürzte Produktionszeit und eine Reduzierung der Kosten um 50 %."
Dr.-Ing. Steffen Beyer, Leiter Produktionstechnik - Materialien & Prozesse bei der ArianeGroup
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