Die SLM-Technologie bricht Rekorde: Der größte gedruckte Raketentriebwerk

Orbex Prime Rocket. Foto: Orbex

SLM Solutions, Hersteller von Metalladditivsystemen, hat einen Motor für das britische Luft- und Raumfahrtunternehmen Orbex hergestellt, das als weltweit größter 3D-Druckraketenmotor bezeichnet wird. “

Der Motor für die kommerzielle Trägerrakete Prime wurde auf einem 3D-Drucker als Ganzmetallprodukt gedruckt und wird zur Lieferung kleiner Satelliten in die Umlaufbahn verwendet. Die Prime-Rakete wurde kürzlich während der Eröffnungsfeier des neuen Orbex-Hauptquartiers in Forres, Schottland, offiziell enthüllt, gesponsert von der Europäischen Kommission Horizont 2020, der britischen Weltraumorganisation (UKSA) und anderen privaten und öffentlichen Organisationen.

Bei der Zeremonie sagte Graham Turnock, Executive Director der UKSA: „Der neue Orbex-Projektkomplex ist ein weiterer Schritt Großbritanniens in Richtung unabhängiger kommerzieller Raketenstarts. Dies ist die Stärkung seiner Führungsposition in Europa in den Augen derer, die ihre Augen auf die Erdumlaufbahn und darüber hinaus richten, um nach neuen Möglichkeiten zu suchen. "



Graham Turnock, Executive Director der britischen Weltraumbehörde, spricht beim offiziellen Start der Prime-Rakete. Foto: Orbex

Von einem unbekannten Startup bis zu einer Investition von 40 Millionen US-Dollar

Orbex wurde 2015 mit dem Ziel gegründet, Nutzfahrzeuge im Cubsat-Format in die Erdumlaufbahn zu bringen - kleine Satelliten mit einem Gewicht von mehreren Kilogramm. Das Unternehmen arbeitete „im Stealth-Modus“ bis Juli 2018, als es die Gewinnung privater und staatlicher Mittel in Höhe von 30 Mio. GBP (40 Mio. USD) ankündigte. Gleichzeitig wurde offiziell bestätigt, dass die UKSA Orbex die Möglichkeit geben würde, vom Sutherland Cosmodrome aus in Zusammenarbeit mit einem amerikanischen Konkurrenten, Rocket Lab, zu starten.

Dank des 3D-Drucks ist Prime 30% leichter und 20% effizienter als jede andere Trägerrakete in dieser Kategorie.

Die leichte Trägerrakete von Orbex Prime wird mit flüssigem Sauerstoff und Propan betrieben, einem Gas, das eine ungiftige und billigere Alternative zu Wasserstoff darstellt. Wie viele andere moderne Raketen ist der Prime-Booster für die Wiederverwendung ausgelegt, wodurch die beim Start entstehende Abfallmenge reduziert wird.

Die Prime-Rakete mit einer Höhe von 19 m und einem Durchmesser von 1,3 m kann eine Nutzlast von 150 kg bis zu einer Höhe von bis zu 500 km liefern. In dieser Hinsicht ist es vergleichbar mit der Electron-Rakete des Rocket Lab, die eine Nutzlast von 150 bis 225 kg hat. Beachten Sie jedoch, dass diese beiden Raketen unterschiedliche Treibstoffe verwenden.

3D-Druck eines erstklassigen Raketentriebwerks

Der Prime-Raketentriebwerk wurde von SLM Solutions auf einem großformatigen 3D-Drucker SLM 800 gedruckt. Die SLM 800-Baukammer ist 260 x 500 mm groß und ermöglicht das Drucken von Teilen mit einer Höhe von bis zu 800 mm - genau das benötigt der Orbex-Motor.



Nahaufnahme eines als Einheit gedruckten Prime-Raketentriebwerks. Foto: Orbex

Der Motor bestand aus einer Nickellegierung, und dank der additiven Fertigungsmethode konnte Orbex 90% weniger Zeit aufwenden und die Kosten im Vergleich zur herkömmlichen Bearbeitung auf CNC-Maschinen um mehr als 50% senken. Experten zufolge ermöglichte diese Methode zur Herstellung des Motors außerdem, die Prime-Rakete "30% leichter und 20% effizienter als jede andere Trägerrakete dieser Kategorie" zu machen. In der Phase der Konzeptentwicklung hat der strategische Orbex-Investor Elecnor Deimos Space gezeigt, dass die Prime-Rakete nur 18 Tonnen Masse hat.

Einer der Schlüsselfaktoren im Motorenherstellungsprozess ist der 3D-Druck mit Metall in Form eines integralen Produkts, der die allgemeine Zuverlässigkeit aufgrund des Fehlens von Fugen und Nähten erheblich erhöht. Lucas Pankevich, 3D-Druckspezialist von SLM Solutions, erklärt über den Herstellungsprozess eines Motors: „Wir haben versucht, die Erwartungen des Orbex-Teams hinsichtlich der Qualität zu erfüllen und den Motor für die additive Produktion geeignet zu machen, ohne seine Funktionalität zu beeinträchtigen. Bei der Aufbereitung der Daten wurde jede unterstützende Struktur einzeln eingerichtet, um die beste Qualität in jedem Abschnitt des Motors zu gewährleisten, wobei unter anderem der Nachbearbeitungsprozess berücksichtigt wurde. “

Wir freuen uns auf den Start im Jahr 2021!

In der privaten Raumfahrtbranche haben es immer mehr Wettbewerber eilig, die Führung auf dem kommerziellen Markt zu übernehmen. Um die Kosten zu senken und neue, leichte Designs zu entwickeln , haben viele Hersteller in diesem Bereich auf die Verwendung von 3D-Druckern zur Herstellung von Motoren zurückgegriffen. Daher wurden mithilfe des 3D-Drucks die Space X Superdraco-Engine, die AR1-Engine (Aerojet Rocketdyne), die Rutherford-Engine (Rocket Lab) und einzelne Teile der Blue Origin BE-Motoren entwickelt.

Der erste Start der Orbex Prime-Rakete mit einem 3D-gedruckten Motor ist für 2021 geplant. Dies ist der Abschluss der experimentellen Nutzlast für Surrey Satellite Technology, ein führendes Unternehmen auf dem Gebiet des 3D-Drucks.

Bei der Startzeremonie für die Prime-Rakete sagte Chris Larmor, CEO von Orbex: „Orbex hat heute einige große Schritte unternommen, um etwas Einzigartiges in Europa zu schaffen - ein gut finanziertes privates Mikrosatelliten-Startprojekt mit hervorragenden Fertigungskapazitäten und enger Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen und dem rasanten Wachstum der Zahl der gewerblichen Kunden. “

Übersetzung aus dem Englischen. Das Original dieses Materials befindet sich auf 3dprintingindustry.com