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Multimateriell ins All Fraunhofer-Forscher pushen 3D-Druck für Raketenantriebe

Quelle: Frauhofer IGCV 3 min Lesedauer

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Raketen sollen immer anwendungsflexibler und auch noch günstiger werden. Einen effizienten Hebel kann man dabei in puncto Triebwerksherstellung ansetzen. Und zwar per additiver Fertigung ...

Blick auf eine startende Ariane-Rakete und vor allem auf das brodelnde Triebwerksystem. Leider sehen sich Raketenentwickler gezwungen, gewissem Druck zu begegnen. Es geht wieder mal ums liebe Geld! Forscher aus Augsburg setzen deshalb auf den 3D-Druck, um ihnen zu helfen ...(Bild: ESA / CNES / Arianespace)
Blick auf eine startende Ariane-Rakete und vor allem auf das brodelnde Triebwerksystem. Leider sehen sich Raketenentwickler gezwungen, gewissem Druck zu begegnen. Es geht wieder mal ums liebe Geld! Forscher aus Augsburg setzen deshalb auf den 3D-Druck, um ihnen zu helfen ...
(Bild: ESA / CNES / Arianespace)

Im Rahmen eines groß angelegten EU-Forschungsprojekts entwickelt man am Fraunhofer-Instituts für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik (IGCV) derzeit neuartige Verfahren zur additiven Fertigung von Raketenkomponenten. Das Ziel ist es, Kosten und Entwicklungszeiten deutlich zu senken, die Materialeffizienz zu steigern und den europäischen Zugang zum Weltraum unabhängiger werden zu lassen, so die Forscher aus Augsburg. Der Kern der dabei ablaufenden Entwicklung ist die Herstellung von Multimaterialbauteilen mittels slektivem Laserstrahlschmelzen (SLM), wie man weiter erfährt.

Viele Wochen früher zum passenden Raketenantrieb

Bei dem additiven Fertigungsverfahren werden gleichzeitig zwei oder mehr Pulverwerkstoffe – etwa unterschiedliche Metalle oder Legierungen – gezielt mithilfe der Energie eines Laserstrahls verschmolzen. So lassen sich dann auch Bauteile mit variierenden Materialeigenschaften herstellen – zum Beispiel mit unterschiedlicher Härte- oder Korrosionsbeständigkeit – und das in einem einzigen Herstellungsprozess. Mit diesem Fertigungsverfahren könne man die Komponenten außerdem direkt am Rechner anpassen und am Ende sofort drucken. Die enorme Flexibilität im Design, für die der 3D-Druck generell bekannt ist, spart dabei Vorlaufzeiten und erlaubt schnelle Iterationen, wenn sich Anforderungen ändern. Das Einsparpotenzial schätzen die Experten im Rahmen von Wochen, was die Entwicklung von Raketenantrieben angeht.

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Ein gedruckter Demonstrator verspricht Erfolg

Mithilfe dieser Variante des 3D-Drucks mit Metallen haben die Augsburger IGCV-Forscher auch gleich einen Multimaterialdemonstrator für Raketen hergestellt Entstanden ist, genauer gesagt, ein Ventilbauteil aus sich abwechselnden, magnetischen und amagnetischen Stahllegierungen. Es trägt laut Aussage der Wissenschaftler dazu bei, dass die Rakete während des Flugs stabil ausgerichtet bleibt. Bereits die im Labor nachgewiesene hohe Dichte und präzise Materialverteilung bestätigen die geforderte Bauteilperformance, wie man betont. Nun vergleichen die Experten ihren 3D-gedruckten Prototyp direkt mit konventionell gefrästen und dann verschweißten Versionen, um Funktionalität, Effizienz-, Kosten- und Taktzeitvorteile für die nächste Generation von Ariane-Triebwerken zu belegen.

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