3D-Metall-Druck Massives Raketentriebwerksbauteil in nur vier Tagen gedruckt

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Ein Einspritzkopf für ein Raketentriebwerk mit einem Durchmesser von 600 Millimetern additiv fertigen? Das haben Ingenieure von Leap71 zusammen mit Nikon SLM nun erfolgreich umgesetzt.

Der Einspritzkopf für ein Vollstrom‑Stufenverbrennungs‑Raketentriebwerk mit 2000 kN (2 Meganewton) Schub wurde mit dem SLM NXG 600E von Nikon SLM gedruckt. Die Komponente ist ein kritisches Element des LEAP 71 XRB‑2E6‑Methan/Flüssigsauerstoff‑Triebwerks. Das Objekt gehört mit 600 mm Durchmesser zu den größten und komplexesten je additiv gefertigten Raumfahrtbauteilen. Es wurde vollständig von LEAP 71s Noyron-Large-Computational-Engineering Model erzeugt, einem physikgetriebenen Softwaresystem, das als „die erste KI, die Maschinen baut“ beschrieben wird und vollständig ohne menschliches Eingreifen arbeitet.

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Nikon SLM Solutions druckte das Bauteil aus Inconel 718, einer Luft‑ und Raumfahrt‑Nickellegierung, die speziell dafür ausgelegt ist, die enormen thermischen Lasten und Drücke eines Vollstrom‑Stufenverbrennungs‑Zyklus (FFSC) auszuhalten. FFSC gilt als der Heilige Gral des Raketenantriebs, weil er die effizienteste Umwandlung der chemischen Energie des Treibstoffs in Schub ermöglicht. Der Triebwerkszyklus erfordert jedoch den Umgang mit heißem, vorverbranntem Methan und Sauerstoff, die durch den komplexen Einspritzmechanismus strömen.

Mit 2 Meganewton peilt das XRB‑2E6 ein ähnliches Schubniveau an wie die Triebwerke, die derzeit die jüngste Generation von Schwerlastraketen antreiben. Das Unternehmen strebt praktische Tests des XRB‑2E6 im 4. Quartal 2027 an. Im Rahmen des ambitionierten Zeitplans schmiedet LEAP 71 Partnerschaften für die frühzeitige Validierung der industriellen Prozesse, die für eine zuverlässige Fertigung des Triebwerks erforderlich sind, und nutzt dafür einige der größten Metall‑3D‑Drucker der Welt.

In nur vier Tagen additiv gefertigt

Christoph Wangenheim, Head of Additive Material Products & Development bei Nikon SLM Solutions, sagt: „Als LEAP 71 auf uns zukam, um die Fertigung eines Schlüsselelements eines der weltweit fortschrittlichsten Raumfahrtantriebssysteme zu besprechen, wussten wir, dass das eine Herausforderung ist, der wir nicht widerstehen können. Wir haben eng mit LEAP 71 daran gearbeitet, essenzielle Fertigungsparameter in ihr Noyron‑System zu integrieren und das Zusammenspiel der Schritte in der Prozesskette fein abzustimmen. So konnten wir die komplexe Struktur nicht nur zuverlässig auf der NXG 600E drucken, sondern auch in der Rekordzeit von vier Tagen — ein Schlüssel, um die Produktion wirtschaftlich tragfähig zu machen und schnelle Iterationen während der Qualifizierung zu ermöglichen.“

Noyron gibt LEAP 71 die Freiheit, komplexe, effiziente Strukturen mit minimalen Fertigungsrestriktionen zu entwerfen. Durch den Druck des Bauteils als monolithisches Ganzes eliminiert LEAP 71 die Herausforderung, Hunderte standardisierter Teile zu montieren, die alle hochpräzise bearbeitet und abgedichtet werden müssten. Das erhöht die Systemzuverlässigkeit deutlich und verkürzt die Fertigungszeit von Wochen auf Tage.

„Das 12‑Laser‑System der NXG senkt die Fertigungszeit auf ein Niveau, das die schnelle Durchlaufzeit ermöglicht, die wir brauchen, um die Iterationsgeschwindigkeit unseres Paradigmas voll auszuschöpfen“, sagt Josefine Lissner, Mitgründerin und CEO von LEAP 71 sowie Hauptarchitektin des Noyron Large Computational Engineering Model.

Triebwerkdesign generieren ohne menschliches Eingreifen

Noyron generiert das gesamte Triebwerksdesign aus abstrakten Spezifikationen ohne menschliches Eingreifen innerhalb weniger Stunden. Das Ergebnis ist ein funktional integriertes Bauteil, das keine Montage erfordert und mit minimaler zusätzlicher Nachbearbeitung an den Prüfstand gebracht werden kann. Das ist zentral für die LEAP 71‑Philosophie schneller und häufiger praktischer Tests, um Noyron mit Erkenntnissen aus der realen Welt anzureichern.

Das XRB‑2E6‑System ist als Referenzdesign gedacht; Kunden‑Triebwerke werden rechnerisch für unterschiedliche Zielvorgaben abgeleitet. LEAP 71 arbeitet mit führenden globalen Unternehmen zusammen, um den Zugang der Menschheit zum Weltraum zu beschleunigen.

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