Neue Fertigungsverfahren: Trägerrakete Ariane 6 wird mit Teilen aus dem 3D-Drucker wohl im Jahr 2020 erstmals starten

Schon bald soll die neue Ariane 6 Rakete startbereit sein. Es wird eifrig an der Entwicklung der Ariane 6 gearbeitet, die teilweise mit Bauteilen aus dem 3D-Drucker ausgestattet ist. Allein ein Bauteil, welches aus bis zu 200 Einzelteilen bestand und zusammengeschweißt werden musste, soll mit Hilfe der 3D-Drucker jetzt als ganzes Stück hergestellt werden und spart somit enorme Zeit und Kosten in der Produktion.

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Die  Vorbereitungen für den Start der Ariane 6 sind weit fortgeschritten. Einige Teile der Rakete werden mit einem 3D-Drucker hergestellt. Im französischen Les Mureaux ist der Rohbau der neuen Montagehalle beheimatet und flacher gestaltet, als die Halle für den Bau der Ariane 5 direkt daneben.

Denn der Zusammenbau der Ariane 6 erfolgt in Zukunft horizontal statt vertikal. Wie Baustellenleiter Yoann Montier laut einem Bericht von „Heise“ erklärte, würde dies den Energieverbrauch reduzieren und die Endmontage erleichtern. Die Trägerrakete erhält am Weltraumbahnhof Kourou eine neue Startrampe und in Bremen die Integrationshalle eine Erweiterung. Im schwäbischen Lampoldshausen bestand das neue Vulcain-Triebwerk erste Versuche erfolgreich. Auch das US-Unternehmen Rocket Labs entsandte im Januar mit seiner 3D-gedruckten Rakete Electron drei Kleinsatelliten in den Weltraum.

Bis zu 50% günstiger als der Vorgänger Ariane 5

Abbildung Ariane 62 und 64
Die Ariane 6 mit zwei oder vier Feststoffträgerraketen (Bild: © Ariane Group)

Die Kosten spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung. Gebaut wird die Rakete von dem Gemeinschaftsunternehmen Ariane Group, an dem Airbus und der französische Raketenhersteller Safran beteiligt sind. Der Satellitentransport soll mit der Ariane 6 um bis zu 50 Prozent günstiger sein als mit dem Vorgänger Ariane 5. Das Produktionsverfahren ist dabei von den Ingenieuren vereinfacht worden.

Einspritzdüse des Vulcain-Triebwerks aus dem 3D-Drucker

Als Hilfstriebwerke kommen die gleichen zum Einsatz wie bei der Vega-Rakete. Je nach benötigter Schubkraft lässt sich die Ariane 6 wahlweise mit zwei oder vier Boostern ausrüsten. Mit der Rakete können kleine, leichte und tonnenschwere Satelliten ins All befördert werden. Teilweise werden Bauteile per 3D-Drucker gefertigt, wo es als notwendig erachtet wird. Von Philippe Girard wird hier unter anderem auf eine Einspritzdüse des Vulcain-Triebwerks verwiesen, welches die Hauptstufe antreibt und eine Weiterentwicklung darstellt.

Die Einspritzdüse besteht Girard zufolge derzeit aus 200 Einzelteilen. Diese müssen, laut dem Fachmann, der sich für die Flüssigantriebe als Leiter verantwortlich zeichnet, gefertigt und zusammengeschweißt werden. Beim Einsatz eines 3D-Druckers würde die Düse hingegen in einem Schritt hergestellt. Entwickelt wird die Ariane 6, die mit 2,4 Milliarden Euro öffentlicher Mittel gefördert wird, für die ESA.

Vertragsunterzeichnung im Pariser ESA-Hauptquartier zur Entwicklung der Ariane 6 Rakete.
Vertragsunterzweichnung zwischen der European Space Agency und Airbus Safran Launchers zur Entwicklung der Ariane 6 Rakete (Bild: © ESA–N. Imbert-Vier, 2015)

Der Konkurrent SpaceX setzt auf wiederverwendbare Raketenteile. Ariane Group-Chef Alain Charmeau betrachtet das Raketenrecycling jedoch als nicht gerade zukunftsweisend, weil sich dies nur bei einer ausreichenden Anzahl Raketenstarts rentiere. Bei ihm stehen strategische und wirtschaftliche Ziele im Mittelpunkt, weniger der Konkurrenzkampf mit den US-Amerikanern. Das Ziel sei die Entwicklung eines Trägerraketensystems und der europäischen Raumfahrtindustrie.

Prometheus-Triebwerk

In Vernon arbeiten Ingenieure an dem neuen Triebwerk mit der Bezeichnung Prometheus. Der Schwerpunkt liege auf der Baubarkeit, so Gerald Hagemann, der Leiter der Entwicklungsabteilung für Flüssigtriebwerke ist. Ein Teil der Turbopumpe, die aus nickelbasiertem Stahl besteht, ist so verkleinert worden, dass sie mit Hilfe von 3D-Druck hergestellt werden kann. Prometheus soll mehrfach einsetzbar und kostengünstiger sein. Die neue Technik des Prometheus-Triebwerks für die Ariane 6 ist zehnmal kostengünstiger und wird mit einem 3D-Metalldrucker hergestellt.

Illustration eines Ariane 64 Starts
Illustration eines Ariane 64 Starts. (Bild: © ESA–David Ducros, 2016)

Wenn sich die europäische Raumfahrtagentur ESA für Prometheus entscheiden sollte, könnte das wiederverwendbare Trägersystem bis 2030 einsatzbereit sein. Experten rechnen wegen neuer Technologien und sinkender Kosten mit einem starken Wachstum für die Raumfahrt. Laut Charmeau sei der Markt heute sehr optimistisch für die Zeit um das Jahr 2030 herum. Das Unternehmen Rocket Lab schickte zum Beispiel im Januar einen Kleinsatteliten mit Hilfe der 3D-gedruckten Electron Rakete ins All und sorgte damit für internationales Aufsehen. 2018 dürfte in dem Bereich also noch so einiges passieren.

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