An der Purdue Universität zeigt ein Forscherteam am Applied Research Institute (PARI), einem Forschungs- und Entwicklungszentrum, seine Fortschritte in der additiven Fertigung durch den Druck eines vollmaßstäblichen, voll funktionsfähigen Prototyps eines Überschallverbrennungs-Staustrahltriebwerks (Scramjet). Dieser Prototyp stellt einen bedeutenden Schritt in der Entwicklung von Technologien für Hyperschallgeschwindigkeiten dar, die Flugzeuge ermöglichen, Geschwindigkeiten von Mach 5 und darüber zu erreichen.
Die Forschung im Hypersonic Advanced Manufacturing Technology Center (HAMTC) des Instituts betont in einer Pressemitteilung der Purdue University das Potenzial des innovativen Scramjet-Designs, die Prototypenherstellung und Fertigungsprozesse in der Hyperschallindustrie kostengünstiger und schneller zu machen. Will DeVerter, ein Doktorand und Forschungsassistent, und Nick Strahan, ein leitender Testingenieur, haben gemeinsam den Prototyp entwickelt und heben die einzigartigen Fähigkeiten der Einrichtung hervor, die es ihnen ermöglichen, Teile sofort nach Fertigstellung unter realitätsnahen Bedingungen zu testen.
Die Herausforderung der Hyperschalltechnologie
Die Entwicklung von Scramjet-Technologien steht noch am Anfang, aber sie gelten als aussichtsreiche Lösung für den Antrieb von Raketen oder Flugzeugen in der sogenannten Hyperschallregion, also bei Geschwindigkeiten, die mehr als das Fünffache der Schallgeschwindigkeit betragen. Die Einfachheit des Prinzips eines Scramjets steht im krassen Gegensatz zur Komplexität seines tatsächlichen Designs. Hier spielt die additive Fertigung eine Schlüsselrolle, indem sie die Kosten und den Zeitaufwand für den Druck und die Testung von Scramjets erheblich reduziert.
PARI nutzt fortschrittliche additive Fertigungstechnologie, um vollmaßstäbliche, voll funktionsfähige Produktionsmodelle zu drucken, ein Verfahren, das in den meisten Forschungslabors, die über additive Fertigungskapazitäten verfügen, nicht möglich ist, heißt es in der eingangs erwähnten Mitteilung weiter. Die verwendete Technologie, insbesondere der GE Concept Laser X Line 2000R 3D-Drucker, ermöglicht durch das Verfahren des Laser-Pulverbettfusionierens die Reduzierung der benötigten Teile und vereinfacht dadurch die Montage, was zu schnelleren Prototypen mit erhöhter Designkomplexität führt.
Der Prototyp dient nicht nur zur Demonstration der Maschinerie von PARI, sondern auch als Testbett für Experimente und neue Technologien. Dieses Projekt integriert die Fertigungsfähigkeiten von PARI mit den Hochgeschwindigkeitsantriebstestanlagen der Maurice J. Zucrow Laboratories der Purdue University, die Bedingungen bei Mach 5 und höher simulieren können.
Das Projekt, das von der Office of the Secretary of Defense Manufacturing Science and Technology Program finanziert wird, umfasst eine Partnerschaft mit dem Naval Surface Warfare Center, Crane Division, und dem National Security Technology Accelerator. Es ist eines von fünf Projekten, die darauf abzielen, die Verteidigungsindustrie und nationale Sicherheit mit fortschrittlichen Hyperschalltechnologien zu unterstützen.