Orbex druckt das weltweit größte einteilige Raketentriebwerk auf einer SLM 800

Raketentriebwerk wird die Raumfahrt verändern

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Das Raumfahrtunternehmen Orbex hat das weltweit größte 3D-gedruckte Raketentriebwerk vorgestellt. Das Bauteil wurde in einem Stück auf der SLM 800 gefertigt.

Das im Jahr 2015 gegründete britische Unternehmen Orbex entwickelt Trägerraketen, um Kleinsatelliten in die Erdumlaufbahn zu bringen. Bei der Eröffnung des neuen Hauptsitzes in Forres, Schottland, hat das Unternehmen seine revolutionäre und umweltfreundliche Rakete Prime vorgestellt. Sie soll die Raumfahrt grundlegend verändern.

Die CO2-Emission des sogenannten Orbex Launchers ist durch die Verwendung von 100% erneuerbaren Kraftstoffen um 90% reduziert worden. Zudem verfügt die Trägerrakete über eine Zero-Shock Stufentrennung sowie Nutzlasttrennung, wodurch Weltraumschrott verhindert wird. Das Design des Bauteils wurde für den SLM Prozess optimiert, wodurch Gewichtseinsparungen von 30% erzielt werden konnten. Der Orbex Launcher ist somit 20% effizienter als vergleichbare Trägerraketen.

Entwickler der NASA, der ESA und von Ariane

Orbex hat durch öffentliche und private Förderungen 30 Millionen Pfund erhalten. Zu den Geldgebern gehören beispielsweise die britische Weltraumbehörde, die Risikokapitalgesellschaften Sunstone Technology Ventures sowie der High-Tech Gründerfonds. Zudem konnte das Unternehmen zahlreiche Spitzenentwickler von führenden Raumfahrtorganisationen wie NASA, ESA und Ariane für sich gewinnen.

Die Luft- und Raumfahrtingenieure von Orbex arbeiteten eng mit den Applikationsingenieuren von SLM Solutions am Hauptsitz in Lübeck zusammen, um eine optimale Anpassung des Designs für die Selective Laser Melting Technologie sicherzustellen.

Bauteilqualität sichergestellt

Lukas Pankiewicz, Applikationsspezialist bei SLM Solutions, leitete das interne Beratungsteam, um einen Parametersatz für die spezielle Geometrie zu entwickeln. In enger Zusammenarbeit mit dem Konstruktionsteam von Orbex beriet Pankiewicz über die verschiedenen Konstruktionsmerkmale und Ausrichtungsmöglichkeiten und stellte sicher, dass das Bauteil mit den erforderlichen Materialeigenschaften und der erforderlichen Maßgenauigkeit gefertigt wurde.

„Unser Ziel während des Prozesses war es, die Qualitätserwartungen an das Bauteil zu erfüllen, die Funktionalität beizubehalten und es für die additive Fertigung aufzubereiten. Jede einzelne bei der Datenaufbereitung verwendete Stützstruktur wurde bei der Datenvorbereitung individuell angepasst, um die beste Qualität in jedem Abschnitt des Antriebs zu erzielen, auch unter Berücksichtigung des Nachbearbeitungsprozesses.“

In nur einem Stück gefertigt

Die SLM 800 verfügt über ein 260×550 Millimeter großes Pulverbett, in dem Bauteile mit einer Höhe von 800 mm hergestellt werden können. Der Prime Raketenantrieb konnte somit in einer speziellen Nickellegierung in nur einem Stück gefertigt werden.

Der SLM HUB, die vollautomatisierte Auspackstation, ermöglicht ein kontaktloses Pulverhandling sowie eine automatisierte Förderung im Bauraum, um das gefertigte Bauteil in eine Entpackstation zu übergeben. Dort wird durch Vibration und Rotation Pulver entfernt.

Pankiewicz stellte sicher, dass der Aufbau des Bauteils eine optimale Pulverentfernung ermöglichte. Durch integrierte zweckgebundene Zuführkanäle konnte bei gleichzeitig geringem Materialverlust so viel Pulver wie möglich aus dem Bauteil entfernt werden. Zusammen mit dem Raketenantrieb gebaute Referenzproben analysierte das SLM Solutions Team anschließend im Qualitätslabor. Porositätsniveau und Verteilung erfüllten nachweislich die Qualitätskriterien. Die schnellen Iterationszeiten des SLM Prozesses führten zudem zu Zeit- und Kosteneinsparungen: Erreicht wurden Kosteneinsparung von 90% in der Bearbeitungszeit sowie von über 50% im Vergleich zur traditionellen CNC-Bearbeitung.

Raumfahrt wird sich ändern

Jonas Bjarnoe, Chief Technology Officer bei Orbex, fügt hinzu: „Das SLM Solutions Team zeigte in unserem Projekt echtes Engagement und fundiertes Fachwissen. Ich freue mich auf die Fortsetzung dieser Zusammenarbeit im Jahr 2019 und darüber hinaus. Orbex und SLM Solutions haben einige wichtige Puzzleteile gelöst, die die Raumfahrtindustrie verändern werden.“ Pankiewicz ergänzt: „Ich denke, es ist ein Traum jedes Ingenieurs, eine Rakete zu bauen, und ich fühle mich geehrt, Teil des Projektes von SLM Solutions und Orbex zu sein.“

SLM Solutions Group AG
www.slm-solutions.com


Hintergrundwissen

Orbex ist ein britisches Raumfahrtunternehmen mit Tochtergesellschaften und Produktionsstätten in Dänemark und Deutschland. Das Unternehmen baut eine völlig neu konzipierte und neu gestaltete Orbital-Trägerrakete namens Prime, um Kleinsatelliten in die Erdumlaufbahn zu bringen. Prime Launcher sind bis zu 30% leichter und 20% effizienter als jedes andere Fahrzeug dieser Kategorie und haben mehr Leistung pro Kubikmeter als viele schwere Launcher. Das Unternehmen wird von zwei der größten europäischen Risikokapitalfonds, Sunstone Technology Ventures und dem High-Tech Gründerfonds, sowie dem strategischen Investor Elecnor Deimos Space, der UK Space Agency (UKSA), der European Space Agency (ESA) und dem Programm European Commission Horizon 2020 finanziert.

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