Das Raumfahrtunternehmen Orbex hat das weltweit größte 3D-gedruckte Raketentriebwerk vorgestellt.
SLM Solutions Group AG
Das Raumfahrtunternehmen Orbex hat eigenen Angaben zufolge das weltweit größte 3D-gedruckte Raketentriebwerk vorgestellt. Das Bauteil wurde in einem Stück auf einer Selective Laser Melting Maschine, der SLM 800, gefertigt. Das im Jahr 2015 gegründete britische Unternehmen Orbex entwickelt Trägerraketen, um Kleinsatelliten in die Erdumlaufbahn zu bringen. Die Selective Laser Melting Maschine (SLM-Maschine) verfügt über ein 260 x 550 Meter 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 für die Maschine, 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.
SLM-Prozess schlägt CNC-Bearbeitung
Die schnellen Iterationszeiten des SLM-Prozesses führten zudem zu Zeit- und Kosteneinsparungen: Erreicht wurden laut Hersteller Kosteneinsparung von 90 % in der Bearbeitungszeit sowie von über 50 % im Vergleich zur traditionellen CNC-Bearbeitung. Lukas Pankiewicz, Applikationsspezialist bei SLM Solutions, leitete das interne Beratungsteam am Hauptsitz in Lübeck, 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", so Pankiewicz.
Emissionsarme Weltraumrakete
Bei der Eröffnung des neuen Hauptsitzes in Forres, Schottland, hat das Unternehmen nun seine umweltfreundliche Rakete Prime vorgestellt. 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.
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.