Additive Fertigung für die Raumfahrt Satellitenbauteile, Raketenantriebe & Co aus dem 3D-Drucker
Seit jeher setzt die Raumfahrt auf neue, fortschrittliche Technologien. Heute ist es der 3D-Druck, durch den sich neue Möglichkeiten bei Konstruktion und Fertigung selbst relevantester Bauteile ergeben. Vor diesem Hintergrund steigen auch zunehmend junge Unternehmen in die Space-Industrie ein – mit dem Wissen, dass die 3D-Drucktechnologie auch strikte Anforderungen der Luft- und Raumfahrt bei wirtschaftlichen Gesamtkosten erfüllen kann.
Geschwindigkeit und Effizienz im Fokus
Gerade im schnell wachsenden Markt kommerzieller Weltraumanwendungen spielt die kostengünstige Produktion von Prototypen und Kleinserien eine entscheidende Rolle. Die häufig hochgradig kundenspezifischen Anforderungen an Teile für die Luft- und Raumfahrt passen perfekt zu dem, was mit additiver Fertigung möglich ist.
Diese ermöglicht zudem den Einsatz maßgeschneiderter Werkstoffe, wie etwa Kupferlegierungen, die konventionell nur sehr schwer und kostenintensiv zu verarbeiten wären.
Darum ist EOS der richtige Partner
Für die Raumfahrt suchen die meisten Unternehmen nach einem metallbasierten Fertigungsverfahren, um komplexe oder anderweitig schwer zu fertigende Teile herzustellen.
Wetterdaten, Kommunikation, Globale Positionierungssysteme, globale Bilder und Karten – immer mehr Dienste nutzen kleine Satelliten oder werden dadurch überhaupt erst möglich. Um die Mikrosatelliten in den Orbit zu befördern, werden kleine Trägerraketen benötigt und die Marktnachfrage steigt stetig. So ist in den letzten Jahren die „New Space“ Industrie mit vielen Startups und Entwicklungsfirmen rasant gewachsen. Das Rennen entscheidet das Unternehmen für sich, dem es gelingt mit dem effizientesten Antrieb die größte Nutzlast ins All zu befördern.
Additive Fertigung ist der entscheidende Ansatz um die Kosten niedrig halten und gleichzeitig ein optimales Motordesign beizubehalten. Aber das funktioniert nur, wenn der Antrieb als ein einziges Teil in 3D gedruckt werden kann.
LAUNCHER 3D-Druck eines Raketentriebwerks
3D-Druck kann beim Bau von Raketentriebwerken entscheidende Vorteile realisieren. Hinzu kommt, dass die Funktionalität von Bauteilen komplett neu gedacht und produziert werden kann: Integrieren Sie beispielsweise interne Kühlkanäle in einer Brennkammer oder vereinen Sie einzelne Bauteile in einem All-in-One-Design.
Basis dafür ist ein typisches Raketen-Design, aber ergänzt um Innenverrippungen für eine optimale Kühlung. Nur dank 3D-Druck konnte LAUNCHER dieses neue Design zügig und wirtschaftlich konstruieren, testen und weiterentwickeln.
Der weltgrößte einteilige 3D-Druck-Raketenmotor
Eine Herausforderung ist die Größe des Bauraums und die schwierigen Materialeigenschaften. AMCM, ein Unternehmen der EOS-Gruppe für Sondermaschinen nach Kundenanforderungen, nahm sich dieser Herausforderung an.
Die Brennkammer ist 86 cm (34in) hoch und hat einen Austrittsdüsen-Durchmesser von 41 cm (16in).
Die Trägerrakete wurde kürzlich auf dem US Air Force Space Pitch Day mit 1,5 Millionen Dollar ausgezeichnet, um das Entwicklungs- und Testprogramm der Trägerrakete E-2 zu beschleunigen. Der erste groß angelegte Testlauf ist bereits geplant.
Die Animation zeigt die komplette Brennkammer mit additiven und konvertionell gefertigten Bauteilen.
Traditionell erfordert die Herstellung dieser Art von Teilen Investitionen in Millionen-Dollar-Höhe in maßgeschneiderte Maschinen. Mit dem 3D-Druck können Sie jetzt die Brennkammer, die Düse und den Hals als ein einziges Teil drucken. Dank dieses Fortschritts war es noch nie so einfach.
EOS Innovation Story Einspritzkopf für Raketentriebwerke der Ariane 6
Für die Produktion der neuen Trägerrakete Ariane 6 wünschte sich der Hersteller, die ArianeGroup, ein missionskritisches Antriebsteil selbst per industriellem 3D-Druck zu fertigen. Im Vordergrund stand dabei die Reduzierung von ursprünglich 248 auf möglichst wenige Einzelteile und niedrigere Stückkosten.
Das Team von EOS Additive Minds und das Ariane-Team gingen diese Herausforderung gemeinsam an: Auf eine Risiko- und eine Szenario-Analyse sowie die Berechnung der Gesamtkosten folgte die Optimierung der Kosten pro Teil. Anschließend wurde das Produktionslayout erstellt und visualisiert sowie der Produktionsfluss geplant und optimiert.
Erfahren Sie mehr dazu im Video.
Beim Ariane Programm kombinieren wir unsere Innovationskraft mit der Expertise von EOS. Gemeinsam bereiten wir die additive Fertigung des Einspritzkopfs eines Raketentriebwerks vor. Eine deutlich reduzierte Produktionszeit und 50 % verringerte Kosten sind Ergebnisse, die überzeugen.
Sie haben Fragen? Wir beraten Sie gerne zu Ihrer individuellen Produktionslösung.
EOS Innovation Story Topologie-optimierte Antennenhalterung von RUAG
Zunehmend finden sich additiv gefertigte Bauteile an und in Satelliten, die in den Weltraum geschickt werden. Denn die Technologie erfüllt alle kritischen Anforderungen: Komponenten werden in geringer Stückzahl benötigt, bei gleichzeitigem Fokus auf Gewichts- und Kostenreduzierung durch Materialeinsparungen.
Leicht und äußerst stabil ist beispielsweise die topologie-optimierte und additiv gefertigte RUAG-Antennen-Halterung für den Satelliten Sentinel, hergestellt aus EOS Aluminium AlSi10Mg auf dem System EOS M 400.
Ein wenig gleicht es der Quadratur des Kreises: Wir konnten ein Bauteil erheblich leichter und dennoch deutlich stabiler machen. Die Eigenschaften haben wir in den harten Testläufen nachgewiesen, wie sie für die Luft- und Raumfahrtbranche unerlässlich sind. Wir werden in den kommenden Jahren noch viel über Additive Manufacturing in dieser Branche hören – davon bin ich überzeugt!
Die Kennzahlen
Lösungen zur additiven Fertigung in der Raumfahrt
Sie benötigen weitere Informationen zu 3D-Druckanwendungen in der Raumfahrt? Kontaktieren Sie uns!
Vielen Dank für Ihre Nachricht.