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TRÄGERRAKETEN
Triebwerksteile aus dem 3D-Drucker
Redaktion / Pressemitteilung des DLR
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18. Juni 2018

Mit der Ariane-6-Rakete wollen die Europäer auf die zunehmende Konkurrenz im Trägerraketengeschäft reagieren und einen günstigen Zugang zum All anbieten. Dabei kommt es auch auf wenig Gewicht der einzelnen Bauteile und eine möglichst unkomplizierte Fertigung an. Ein neues Triebwerksmodell hat dafür nun erste Brenntests erfolgreich bestanden.

ETID

Das neue Triebwerksmodell ETID hat seinen ersten Test im Brennkammerprüfstand P3 des DLR in Lampoldshausen erfolgreich bestanden. Foto: DLR (CC-BY 3.0) [Großansicht]

Das neue Triebwerksmodell ETID (Expander-Cycle Technology Integrated Demonstrator), das für Schwerlastraketen der nächsten Generation wie Ariane 6 eingesetzt werden soll, hat seinen ersten Brenntest erfolgreich bestanden: Dieses Ergebnis präsentierten nun Experten der Europäischen Weltraumorganisation ESA, des Raumfahrtunternehmens ArianeGroup GmbH und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Der ETID-Antrieb war am 14. Juni am Prüfstand P3.2 am DLR-Standort Lampoldshausen getestet worden. Bereits zwei Tage zuvor konnte das Triebwerk erstmalig erfolgreich gezündet werden.

"Seit rund vier Jahren arbeiten wir mit unseren Partnern an einem neuen Antrieb für die Trägerraketen von morgen", erklärt Lysan Pfützenreuter, Projektleiterin beim DLR Raumfahrtmanagement. "Über die Ergebnisse sind wir sehr froh, denn der erfolgreiche Test zeigt, dass wir mit dem Einsatz moderner Fertigungsverfahren auf dem richtigen Weg sind."

In dem Test hatten die Prüfingenieure erste Leistungsdaten des Triebwerkmodells ermittelt und diese mit den erwarteten Ergebnissen aus den Modellberechnungen verglichen. Die ETID-Technologien sollen zukünftig für Verbesserungen des Vinci-Triebwerks und der Ariane-6-Oberstufe eingesetzt werden. Durch neue Herstellungsverfahren und optimierte Bauteile werden gleichzeitig die Leistungsdichte des Antriebs erhöht und die Produktionskosten gesenkt. "Durch das eingesparte Gewicht des kompletten Antriebs kann die Rakete mehr Nutzlast transportieren, und durch den Einsatz kostengünstiger Herstellungsverfahren und Materialien lassen sich die Startkosten reduzieren", so Pfützenreuter. "Diese Vorteile können entscheidend sein im harten Wettbewerb auf dem internationalen Trägermarkt."

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Innerhalb der nächsten sechs Monate sollen 20 Tests mit einer Brenndauer von jeweils 120 Sekunden durchgeführt werden. Dabei erproben die Ingenieure drei verschiedene Konfigurationen. Diese unterscheiden sich beispielsweise in den Fertigungsverfahren von Schubkammer, Zündsystemen, Düsen und Ventilen. Solche Komponenten, wie etwa der Einspritzkopf, bestehen bei einem konventionellen Raketenmotor aus mehreren hundert Einzelteilen, die produziert und verschweißt werden müssen. Ziel ist es nun, die Anzahl der Bauteile zu reduzieren, so dass mehrere Prozessschritte und somit Kosten und Zeit eingespart werden können.

So enthält beispielsweise die erste Konfiguration des Einspritzkopfes eine Grundplatte, die aus einem Block gefräst wurde. Sie beinhaltet zudem bereits Teile der Einspritzelemente. Dies verringert die Anzahl der Bauteile bereits um etwa 80 Prozent. In einem zweiten Schritt wird die Grundplatte im 3-D-Druckverfahren hergestellt, wodurch noch einmal Fertigungsdauer, Anzahl der Fertigungsschritte und Gewicht eingespart werden. Ein dritter Einspritzkopf wird dann vollständig gedruckt, so dass das Bauteil aus einem Guss besteht.

Getestet werden die Triebwerksmodelle am Prüfstand P3.2 vom DLR-Institut für Raumfahrtantriebe in Lampoldshausen. Der Prüfstand ist so konzipiert, dass Brennkammertypen für heutige und zukünftige Raumfahrtantriebe wie Raketenoberstufen unter realistischen Bedingungen (Vakuum) getestet und optimiert werden können. Die Testanlage misst die Daten, steuert, regelt und überwacht das Triebwerksmodell im laufenden Betrieb.

"Mit dem Prüfstand P3.2 können neue Technologien wie ETID unter repräsentativen Bedingungen getestet werden", erläutert Christopher Gusinde, Prüfstandsleiter beim DLR-Institut für Raumfahrtantriebe. "Die Forschungs- und Testaktivitäten des DLR in Lampoldshausen tragen so entscheidend zur Zukunft des europäischen Raumtransports bei." Weiterhin erlaubt der Prüfstand das Verbrennen von unterschiedlichen Treibstoffkombinationen, wie Flüssigwasserstoff mit Flüssigsauerstoff oder Flüssigmethan mit Flüssigsauerstoff. "Der Prüfstand P3.2 ist für die Entwicklung von zukünftigen Antriebstechnologien ausgelegt und flexibel gestaltet, sodass wir auf neue Anforderungen rasch reagieren können", resümiert Gusinde.

Ein derart komplexes Technologieprojekt wie ETID erfordert eine übergreifende internationale Zusammenarbeit: So stammen Brennkammer und Einspritzkopf aus Deutschland, die Zündsysteme aus Österreich und den Niederlanden, die Ventile aus Belgien und Deutschland und die Düsen aus Schweden. Entwickelt wurde das Triebwerksmodell von der ArianeGroup GmbH in Ottobrunn, die auch die Projektleitung innehat. Beauftragt wurde ETID im Rahmen des FLPP-Programms (FLPP steht dabei für Future Launchers Preparatory Programme) von der Europäischen Weltraumagentur ESA. Das DLR Raumfahrtmanagement begleitet und unterstützt FLPP technisch sowie organisatorisch und verwaltet die deutschen Beiträge zu dem Programm.

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siehe auch
Ariane 6: Erster Test mit neuem Haupttriebwerk - 24. Januar 2018
Ariane 6: Neuer Kunststoff-Booster besteht Tests - 26. Juli 2017
Trägerraketen: Neuer Schub für die Ariane 6 - 29. Juni 2017
Ariane 6: Neuer Prüfstand für die Oberstufe - 6. Juni 2016
DLR: Raumfahrtantriebe für die Zukunft - 10. März 2016
ESA: Entwicklung der Ariane-6 beginnt - 19. August 2015
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