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Das Triebwerk BERTA wurde im 3D-Druckverfahren hergestellt. ArianeGruop Holding/Alpensektor

Raketenantrieb BERTA

Erstes europäisches 3D-Druck-Triebwerk getestet

Das BERTA-Triebwerk wurde von der ArianeGroup in Ottobrunn vollständig im 3D-Druckverfahren herhestellt. Am 18. Februar hat es seinen ersten Testlauf in Lampoldshausen erfolgreich absolviert.

Die Ergebnisse der Triebwerkstests sollen in weitere Entwicklungsvorhaben der europäischen Raumfahrtagentur ESA einfließen. In den Weiterentwicklungen der Ariane-6-Triebwerke Vinci und Vulcain sollen so auch 3D-gedruckte Komponenten zum Einsatz kommen.

Tests an einem europaweit einzigartigen Prüfstand

BERTA (Biergoler Raumtransportantrieb) ist für einen Schub von 2,45 Kilonewton ausgelegt und lief auf dem Prüfstand P8 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) 560 Sekunden lang. Da gängige lagerfähige Raketentreibstoffe hochgiftig sind, wurden für die Testläufe kryogene Treibstoffe verwendet. Mit den Tests sollen das Strömungsverhalten des Triebwerks sowie der Wärmeübergang bei gedruckten Oberflächen untersucht werden. Nach Angaben von Gerd Brümmer, Leiter des P8-Prüfstandes, ist dieser Teststand zur Zeit europaweit der einzige, mit dem sich 3D-gedruckte Triebwerke testen lassen. Der P8 wird als Forschungs- und Entwicklungsprüfstand gemeinschaftlich vom DLR, der französischen Raumfahrtagentur CNES und dem industriellen Partner ArianeGroup genutzt. Die Durchführung der Tests und die Verantwortung für den Betrieb liegt dabei bei dem Prüfstandsteam des DLR.

Der Antrieb ist für den Betrieb von Treibstoffen ausgelegt, welche bei Raumtemperatur gelagert werden können. Nach Angaben des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) seien solche Triebwerke sehr zuverlässig und können mehrfach gezündet werden. Das macht sie für längere Missionen geeignet, ebenso für Einsatzbereiche außerhalb des erdnahen Orbits, so das DLR.

Der Forschungs- und Entwicklungsprüfstand P8 des DLR in Lampoldshausen.
DRL (CC-BY 3.0))
Außenansicht des Forschungs- und Entwicklungsprüfstandes P8 in Lampoldshausen bei Heilbronn.

Vorteile durch 3D-Druck

Die Fertigung im 3D-Druck bietet in der Triebwerksherstellung Vorteile. Im derzeit gebräuchlichen Verfahren kann die Herstellung einer Brennkammer bis zu eineinhalb Jahren dauern, der 3D-Druck verkürzt die Produktionszeit auf wenige Wochen. Bei BERTA wurden der Einspritzkopf und die Brennkammer in diesem Verfahren hergestellt: Die Bauteile entstanden schichtweise auf einer Grundplatte indem der in Pulverform Werkstoff mittels eines Lasers in Pulverform aufgeschmolzen wurde.

Auch die Herstellung komplexer Strukturen ist durch den 3D-Druck möglich, welche durch konventionelle Verfahren nicht zu fertigen sind. Bei BERTA kommt ein komplexes Design der Kühlkanäle zum Einsatz. Dadurch soll ein verbessertes Kühlverhalten der Brennkammer erreicht werden, was in Zukunft eine kompaktere Bauweise der Kammern ermöglichen soll. Durch diesen Schritt kann Material eingespart werden, was sich in einem verringerten Gewicht des Triebwerks und sinkenden Materialpreisen bemerkbar macht.

Das Triebwerk wurde im Rahmen der Forschungen für zukünftige europäische Trägersysteme der ESA entwickelt, genannt Future Launcher Preparatory Programme (FLPP).

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