Fraunhofer-Gesellschaft
Das ASPIRER-Projekt entwickelt und validiert einen additiv gefertigten Aerospike Raketentriebwerk aus INCONEL 718. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Dresden zeigt das Projekt, wie die additive Fertigung die Realisierung komplexer, aktiv gekühlter Aerospike Raketentriebwerke ermöglicht, ein Konzept, das seit über 60 Jahren weitgehend experimentell geblieben ist. ASPIRER wird von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) finanziert und befasst sich mit einer der zentralen Herausforderungen der modernen Antriebstechnik: der Verbesserung der Effizienz unter wechselnden atmosphärischen Drücken.
Warum ein additiv gefertigtes Aerospike-Triebwerk?
Im Vergleich zu herkömmlichen Glocken-Düsen bietet das Aerospike-Konzept:
- Höhenadaptive Schuboptimierung
- Potenzielle Treibstoffeinsparungen von bis zu 30 %
- Verbesserte theoretische Antriebseffizienz
- Verbesserte Leistung für wiederverwendbare Startsysteme
Die größte historische Einschränkung: Der Spike arbeitet im heißen Gasstrom und erfordert eine effiziente Kühlung, um ein Schmelzen zu verhindern. Die additive Fertigung mit integrierten oberflächennahen Kühlkanälen macht dies nun möglich.
Fertigungskette
Der additive Raketentriebwerk wird hergestellt unter Verwendung von:
- Laser Powder Bed Fusion (LPBF)
- Wärmebehandlung
- Präzisionsbearbeitung von Funktionsflächen
- Thermische Beschichtung des Spikes
- Schweißen von Verkleidung und Spike
Die gesamte Prozesskette wurde hinsichtlich folgender Aspekte validiert:
- Mechanische Eigenschaften
- Fertigungsfähigkeit
- Prozessstabilität
- Zerstörende und zerstörungsfreie Prüfungen
Publikationen:
https://doi.org/10.2351/7.0001121
https://doi.org/10.1007/s12567-022-00476-7#
https://doi.org/10.13009/EUCASS2025-552
Links:
https://www.iws.fraunhofer.de/de/technologiefelder/additive-fertigung-und-oberflaechentechnik/pulverbettverfahren-und-drucken/aspirer.html
Kontakt:
M.Sc. Samira Gruber
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Winterbergstr. 28
01277 Dresden
samira.gruber@iws.fraunhofer.de
Phone +49 351 83391-3515