New Space und additive Fertigung - eine perfekte Symbiose

Der Raumfahrtsektor, wie wir ihn kennen, befindet sich in einem beispiellosen Wandel. Mit Akteuren wie SpaceX und Virgin Galactic, Gesprächen über die kommerzielle Raumfahrt in nicht allzu ferner Zukunft und gestreamten Starts hat die Raumfahrt einen neuen Platz auf der globalen Bühne eingenommen.

In der Vergangenheit wurde die Raumfahrt durch direkte staatliche Investitionen, nationale Programme oder wissenschaftliche Erkundungen vorangetrieben, um die Menschheit voranzubringen. Dies war nötig angesichts komplexer technischer Herausforderungen, enormer Kosten und damit den damit verbundenen Risiken und stellte für private Akteure einfach eine zu große Hürde dar. Es lag in der Hand staatlicher Programme,, fortschrittliche Konzepte zu wiederholen und zu verwirklichen um die Leistungsfähigkeit der Raumfahrtindustrie zu steigern. Aus kommerzieller und technischer Sicht war die Raumfahrt für Unternehmer noch keine lohnende Investition.

Während die hohen Kosten für den Einstieg in die Raumfahrtindustrie private Unternehmen davon abhielten, sich zu engagieren, wuchsen die nachgelagerten Anwendungen, die die Raumfahrtinfrastruktur nutzen: Satellitenkommunikation, Erdbeobachtung, GPS und sogar soziale Medien sind gleichermaßen auf die Weltrauminfrastruktur und ihre Technologie angewiesen. Mehr und mehr unserer Technologie wurde von der Raumfahrt abhängig, aber die Industrie und ihre Infrastruktur wuchsen nicht im gleichen Tempo. Die Raumfahrtindustrie sehnte sich nach einem Wandel.

Mit dem Einstieg großer Unternehmen in die Raumfahrtindustrie hat sich eine umfassende Umgestaltung der Branche entwickelt, die allgemein als "New Space" bezeichnet wird.

Laut einem von der Europäischen Weltraumorganisation herausgegebenen Bericht bezeichnet New Space die "Entstehung der privaten Raumfahrtindustrie, insbesondere von Unternehmen, die - im Vergleich zu 'traditionellen' Raumfahrtunternehmen - weniger von staatlicher Unterstützung abhängig sind und sich auf weniger etablierte Geschäftszweige konzentrieren". 

New Space lebt von privaten Organisationen, die von Visionären mit außergewöhnlich tiefen Taschen und kühnen Ambitionen geführt werden. Und sie hat dank technischer Innovationen und neuer Geschäftsmodelle einen enormen Schub erhalten, durch den die Raumfahrtindustrie jetzt einen nachhaltigen kommerziellen Charakter hat.

Viele private Akteure im Bereich der neuen Raumfahrt sind Unternehmen, die bereits in anderen Bereichen einen bedeutenden Einfluss auf den technologischen Fortschritt ausgeübt haben, sich aber aufgrund der Überschneidungen dazu entschlossen haben, in die Raumfahrtindustrie einzusteigen. Microsoft Azure ist ein gutes Beispiel für diesen Übergang und die Monetarisierung von Weltrauminfrastrukturen.  Im Jahr 2020 kündigte Microsoft an, dass sein Azure-Cloud-Netzwerk durch das Starlink-Satelliteninternet von SpaceX betrieben wird und damit mit Amazons AWS Ground Station und auch Amazons eigenem AWS Space des Kuiper-Netzwerks konkurrieren wird.

Es gibt viele Innovationen, die New Space Möglichkeiten eröffnet haben - von Software und Automatisierung bis hin zu neuen synthetischen Materialien und Fertigungsmethoden. Und während die Entwickler dieser Technologien den Fortschritt des New Space vorantreiben, sind sie auch sehr daran interessiert, daraus Kapital zu schlagen. 

Die Minimierung traditioneller Beschränkungen hat dazu geführt, dass Technologie, die in der Raumfahrtindustrie eingesetzt wird, von privaten Innovatoren und Herstellern stammt. Diese Fortschritte haben zur Verbesserung vieler Technologien beigetragen, z. B. der künstlichen Intelligenz, der Miniaturisierung von Satelliten und ihren Komponenten, wiederverwendbarer Startsysteme, laserbasierter Kommunikationsgeräte und der Zündung. Die Produktionsentwicklung im öffentlichen und privaten Bereich hat der Raumfahrtindustrie erhebliche Vorteile gebracht, die wiederum den Unternehmen große kommerzielle Möglichkeiten eröffnet haben.

Der industrielle 3D-Druck bietet viele Vorteile für die Produktion von Raketen und Satelliten. Bei vielen Anwendungen konnte der Zyklus vom Entwurf bis zum fertigen Teil drastisch verkürzt werden, beispielsweise von zehn Monaten auf einen Monat. Die schnellere Herstellung von Bauteilen hat die Vorlaufzeiten erheblich verkürzt und die Präzision und Qualität erhöht. Dies hat sich direkt auf den gesamten Konstruktionsprozess ausgewirkt - von einzelnen Komponenten bis hin zur kompletten Trägerrakete.

Der Hauptvorteil, den Additive Manufacturing (AM) der neuen Raumfahrtindustrie bietet, ist direkt mit der Reduzierung der Komplexitätskosten verbunden. Normalerweise steigen die Kosten mit zunehmender Komplexität exponentiell. Durch die Produktionsoptimierung der schwersten, teuersten und komplexesten Teile mit der längsten Vorlaufzeit hat AM für New Space eine direkte Antwort auf diese Frage gefunden. Darüber hinaus hat die Einführung von AM eine größere Innovation bei der Designentwicklung und der Geschwindigkeit der Teileproduktion ermöglicht, was es ermöglicht hat, neue und radikale Konzepte auszuprobieren. Da der Fortschritt in der Raumfahrtindustrie vom Entwerfen, Testen, Scheitern, Lernen und Umgestalten abhängt, hat die schnellere und billigere Herstellung von Teilen den gesamten Entwicklungsprozess beschleunigt.

Von den ersten Raumfahrtunternehmen bis hin zu den New Space-Pionieren war die additive Fertigung beim Einstieg in die Branche von zentraler Bedeutung. Sie ermöglichte es, Innovationen, ohne die für die traditionelle Raumfahrtindustrie typischen großen Fertigungsbeschränkungen zu realisieren. Wir haben weltweit mit Konzernen und Start-ups zusammengearbeitet, sowohl als Partner für den Konzeptnachweis (POC) als auch als Anbieter von zuverlässigen Serienlösungen, einschließlich der Anpassung der AM-Lösung an die spezifischen Anforderungen der Branche.

Autor: Vinu Vijayan