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02.05.2018

3D-Druck verringert die Komplexität von Raketentriebwerken

In der Raumfahrt hängt der Erfolg einer Mission von den Bauteilen ab. Sie müssen einerseits höchste Qualität, Funktionalität und Robustheit aufweisen und andererseits aus möglichst wenig Einzelbauteilen bestehen, um die Fehleranfälligkeit zu reduzieren. Mithilfe des 3D-Druck-Verfahrens von EOS verringerte die Ariane-Group bei dem Einspritzkopf eines zukünftigen Oberstufentriebwerks die Zahl der Einzelteile von 248 auf eins.

Mithilfe von EOS-Technologie hat Ariane-Group den Einspritzkopf eines zukünftigen Oberstufentriebwerks im All-in-one-Design (AiO) realisiert. (Bild: Ariane-Group)

Die Europäische Weltraumorganisation ESA hat die Ariane-Group, ein Gemeinschaftsunternehmen des europäischen Luft- und Raumfahrtunternehmens Airbus Group und des französischen Konzerns Safran, mit dem Bau der nächsten Generation von Trägerraketen beauftragt. Ariane ist eine Serie von europäischen Trägerraketen, mit denen schwere Nutzlasten in die Erdumlaufbahn befördert werden können, so zum Beispiel Kommunikationssatelliten. In einem Raketentriebwerk wirken enorm hohe Kräfte unter extremen Bedingungen. Dafür ist ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Präzision bei geringer Baugröße gefragt.

Herausforderung Einspritzkopf

Der Einspritzkopf ist eines der zentralen Elemente des Triebwerks, da er das Treibstoffgemisch in den Brennraum einbringt. Konventionell hergestellt besteht er aus 248 Bauteilen, die in verschiedenen Fertigungsschritten produziert und montiert werden. Durch die Bearbeitungsschritte wie Gießen, Löten, Schweißen und Bohren könnten Schwachstellen entstehen, die bei extremen Belastungen ein Risiko darstellen können. Darüber hinaus sind die vielen Schritte zeitaufwendig und komplex. Bei konventioneller Fertigung werden im Bereich der Einspritzelemente über 8.000 Querbohrungen in Kupferhülsen gebohrt, die an-schließend mit den 122 Einspritzelementen präzise verschraubt werden, um den durchströmenden Wasserstoff mit dem Sauerstoff im Element zu vermischen. Die Fertigung eines funktionsintegrierten Bauteils, das alle Komponenten in sich vereint würde zusätzliche Bearbeitungsschritte und Produktionszeiten eingesaren und deutliche wirtschaftliche Potenziale freisetzen, insbesondere für ein Bauteil der Klasse 1.


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