Wie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mitteilte, wurde das Triebwerk auf einem Prüfstand des DLR in Lampoldshausen bei Heilbronn gezündet. Das Triebwerk mit der Bezeichnung Berta wurde Ende 2018 komplett im 3D-Druckverfahren gefertigt. Es könnte eines Tages in kleineren Raketen eingesetzt werden.

Laserschmelzverfahren setzt sich durch

Raketentriebwerke sind aufgrund der hohen Temperaturen und Drücke ausserordentlich aufwändig in der Herstellung. So müssen die Brennkammern zuerst gegossen und dann geschmiedet werden. Dann werden Kühlkanäle ausgefräst, die dann mittels galvanischer Prozesse abgedeckt werden. Übliche Lieferzeiten betragen bis zu eineinhalb Jahre. Triebwerke dieser Art müssen sehr zuverlässig arbeiten, da sie auch mehrfach gezündet werden. Dies gilt besonders für längere Missionen. Damit können solche Triebwerke nicht nur für den erdnahen Bereich auf kleinen bis mittleren Raketen eingesetzt werden. Sie dienen auch für Missionen über den Erdorbit hinaus.

Das Laserschmelzverfahren setzt sich in vielen Bereichen immer mehr durch. So können nun auch Raketentriebwerke im 3D-Druck hergestellt werden. Ein solches Triebwerk mit der Bezeichnung BERTA ist ein Gemeinschaftsprojekt der europäischen Raumfahrtagentur ESA, dem DLR, der französischen Raumfahrtagentur CNES sowie dem industriellen Partner Ariane Group. Der 3D-Druck – auch additive Fertigung genannt – liefert für den Triebwerksbau verschiedene Vorteile. So lassen sich die Produktionszeiten signifikant verringern. Mittels additiver Fertigung dagegen können vollständige Triebwerke innerhalb weniger Wochen geliefert werden.

Triebwerk BERTA erfolgreich getestet

Am 18. Februar erreichte die ESA einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu neuen wirtschaftlicheren Raketen: Am Prüfstand P8 in Lampoldshausen absolvierte das BERTA-Triebwerk (Biergoler Raumtransportantrieb) erfolgreich seinen ersten Testlauf. Die Verantwortung für den Betrieb und die Durchführung der Tests liegt bei dem Prüfstandteam des DLR.

Im Fall BERTAs wurden im 3D-Druck-Verfahren sowohl der Einspritzkopf, er besteht aus einer korrosionsbeständige Nickelbasislegierung, wie auch die Brennkammer aus Edelstahl durch selektives Laserschmelzen hergestellt. Durch den Einsatz eines Lasers wurde das finale Bauteil schichtweise durch Aufschmelzen des Werkstoffes in Pulverform auf einer Grundplatte aufgebracht.

Weiterentwicklung der Ariane-6-Triebwerke mit 3D-Druckverfahren

Im 3D-Druck-Verfahren sind zudem komplexere Strukturen möglich, die sich in konventionellen Verfahren nicht herstellen lassen. So enthält BERTA ein komplexes Design für die Kühlkanäle, welches ein verbessertes Kühlverhalten der Brennkammer sicherstellen soll. Durch die verbesserte Kühlung können Brennkammern zukünftig kompakter gebaut werden, was Material einspart. So sollen später auch 3D-Druckverfahren für die Weiterentwicklungen der Ariane-6-Triebwerke Vinci und Vulcain eingesetzt werden.

«Die additive Fertigung eröffnet Europa neue Wege, Triebwerke zu fertigen», sagt Lysan Pfützenreuter, Projektleiterin beim DLR Raumfahrtmanagement. «Mit dem erfolgreichen Nachweis der Technologie wird ein wichtiger Schritt in Richtung einer verbesserten Wettbewerbsfähigkeit europäischer Trägersysteme gegangen.»