Additive Fertigung in Weltraumanwendungen
EOS unterstützt Portal Space als Technologie-Enabler
07. Juli 2026 | Lesezeit: 6 Min.
Die additive Fertigung (AM) spielt bei Projekten im Bereich der Raumfahrttechnik eine immer wichtigere Rolle, insbesondere dort, wo komplexe Geometrien, funktionale Integration und iterative Entwicklung gefragt sind. Ein aktuelles Beispiel hierfür ist die Zusammenarbeit zwischen EOS und Portal Space, die Raketentriebwerkssysteme unter Verwendung eines anwendungsorientierten Entwicklungsansatzes entwickelt und testet.
Portal Space ist eine norwegische interdisziplinäre Studentengruppe, die sich mit der Konstruktion, Fertigung und Validierung von Weltraumhardware befasst. Als sich das Team mit Konzepten für Flüssigtreibstoffantriebe befasste, wurde die Entwicklung einer zuverlässigen Brennkammer zu einer der wichtigsten und technisch anspruchsvollsten Aufgaben des Projekts. Brennkammern sind extremen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt, wobei die Temperaturen nahe an den Schmelzpunkt des Materials heranreichen, was die herkömmliche Fertigung und Wiederverwendung besonders schwierig macht.
Portal Space investierte erhebliche Entwicklungsarbeit, darunter eine akademische Abschlussarbeit, in die Konstruktion der ersten Brennkammer. Die resultierenden Kammern erwiesen sich jedoch als unzuverlässig und wiesen zahlreiche Mängel auf, die auf den manuellen Schweißprozess zurückzuführen waren. Dieser war zwar anfänglich für das Projekt akzeptiert worden, stellte aber eine der größten technischen Unsicherheiten dar. Ein entscheidender Wendepunkt war die Einführung der additiven Fertigung von Metallen durch die Zusammenarbeit mit EOS. Neben Unterstützung bei Konstruktion und Prozessentwicklung gewährte EOS Portal Space auch kostenlosen Zugang zur Additive Minds Academy inklusive Schulungsmaterialien. Dies trug zum Aufbau von Grundlagenwissen im Bereich des Laser-Pulverbett-Schmelzens bei und ermöglichte es Portal Space, eine für die additive Fertigung geeignete Konstruktion für die erste Triebwerksversion zu entwickeln.
Durch die Realisierung einer Brennkammer aus der Nickelbasis-Superlegierung Inconel 718 brachte EOS sowohl sein Know-how im Bereich der additiven Fertigung als auch seine Fertigungskapazitäten ein. Neben der Unterstützung bei der Konstruktion und den Prozessen fertigte EOS zwei additiv hergestellte Brennkammerbaugruppen, was eine robustere und systematischere Validierungsstrategie ermöglichte. Die erste additiv gefertigte Brennkammer wurde für erste Heißbrandtests geliefert, gefolgt von einer zweiten Einheit, in die gezielte Konstruktionsänderungen auf der Grundlage der Testergebnisse einflossen. Dieser iterative Ansatz ermöglichte einen strukturierteren Validierungsprozess und verdeutlicht, wie die additive Fertigung schnelle Konstruktionsverfeinerungen zwischen den Testzyklen unterstützen kann.
Projekt NANSEN
Die Zusammenarbeit findet im Rahmen des Projekts NANSEN statt, dem aktuellen Entwicklungsprogramm von Portal Space. Die NANSEN-Rakete ist der erste Startversuch der Organisation, weshalb auf eine Nutzlast verzichtet wurde. Diese Entscheidung wurde getroffen, um die Chancen auf einen erfolgreichen Start zu erhöhen.
Portal Space entwickelt ein Flüssigkeitsraketentriebwerk, das mit Ethanol und flüssigem Sauerstoff betrieben wird und Stickstoff als Druckmittel verwendet. Das Triebwerk verfügt über Drallinjektoren, eine regenerativ gekühlte Brennkammer und eine Laval-Düse. Die Brennkammer selbst wurde in Zusammenarbeit mit EOS mittels additiver Fertigung aus Metall hergestellt.
Validierung unter realistischen Bedingungen
Nach Abschluss der mechanischen Vorbereitungsarbeiten wurde die additiv gefertigte Brennkammer im Rahmen des gesamten Antriebssystems in ein strukturiertes Testprogramm aufgenommen. Im Mittelpunkt der ersten Validierungsmaßnahmen stand die Charakterisierung des Strömungsverhaltens in den internen Kühlkanälen der Kammer mithilfe von Tests mit Wasser. Darauf folgten kryogene Tests mit flüssigem Stickstoff, um die Leistung und das strukturelle Verhalten bei niedrigen Temperaturen zu bewerten.
Die Erkenntnisse und Erfahrungen aus den Heißbrandtests im Herbst 2025 wurden zur Optimierung der Triebwerkskonstruktion genutzt. Bei EOS wurde erneut eine zweite Iteration für die endgültige Startkonfiguration hergestellt. Da das Team nun in das letzte Quartal des zweijährigen Entwicklungsprogramms eintritt, wird ein Start im Sommer 2026 angestrebt.
AM als Wegbereiter für komplexe Raumfahrt-Hardware
Aus Sicht von EOS verdeutlicht diese Zusammenarbeit, wie die additive Fertigung die Raumfahrttechnik unterstützen kann, indem sie eine funktionale Integration, fortschrittliche Kühlkonzepte sowie einen iterativen Entwicklungs- und Testrahmen ermöglicht. Brennkammern mit ihren komplexen inneren Strukturen und extremen Betriebsbedingungen sind ein typisches Beispiel für Bauteile, bei denen AM-basierte Konstruktionsansätze einen greifbaren Mehrwert schaffen können.
„Projekte wie dieses zeigen, wie die additive Fertigung zur Entwicklung und Erprobung hochanspruchsvoller Bauteile für Weltraumanwendungen beitragen kann. Der eigentliche Wert liegt nicht im Bauteil selbst, sondern darin, wie additiv gefertigte Komponenten die funktionale Integration, das iterative Design und Tests auf Systemebene unter anwendungsrelevanten Bedingungen ermöglichen. Es ist diese Kombination aus Designfreiheit, Prozessverständnis und Validierung innerhalb des gesamten Triebwerkssystems, die die additive Fertigung zu einem leistungsstarken Wegbereiter für komplexe Weltraumhardware macht.“
Michael Wohlfart, Teamleiter Additive Minds Business Development und Academy.
Portal Space hebt die Zusammenarbeit zudem als wichtige Lernerfahrung bei der praktischen Anwendung der Metall-Additiven Fertigung hervor.
„Im Laufe des Projekts haben wir umfassende Einblicke in die additive Fertigung mit Metallen gewonnen, und diese Zusammenarbeit stellte einen Wendepunkt für das Projekt dar. Die Online-Kurse bildeten eine solide Grundlage für die gemeinsame Erörterung unseres ersten AM-Entwurfs mit EOS, während sich der enge Austausch mit dem Team von Additive Minds als äußerst wertvoll erwies. Diese Erfahrung wird nicht nur unsere eigenen zukünftigen Entwicklungen unterstützen, sondern auch zum Aufbau von Wissen und Kompetenzen innerhalb der norwegischen Raumfahrtgemeinschaft beitragen.“
Hector Ignacio Pena Apablaza, Vorstandsvorsitzender bei Portal Space.
