09.02.2022 – Kategorie: Konstruktion & Engineering

Hoch hinaus mit 3D-Druck: Hybridrakete stellt Rekord auf

Hybridrakete: 3D-Druck-Technologien für den BauQuelle: Sintratec

Das Studierendenprojekt PICCARD erreicht mit seiner Hybridrakete eine Höhe von über 6 Kilometern und stellt damit einen neuen Weltrekord auf. Für den Bau der Rakete setzte das Team auf verschiedene 3D-Druck-Technologien wie das selektive Lasersintern. Von Janek Huschke

Der europäische Raketenwettbewerb EUROC in Portugal im letzten Oktober: In der wüstenartigen Landschaft ist eine Lautsprecherstimme zu hören: «Three…two…one…ignition!» Was folgt, ist ein Moment der Stille, der sich wie eine Ewigkeit anfühlt. Doch dann zündet das Triebwerk und die Piccard-Rakete steigt senkrecht in den Himmel – und stellt mit einer Flughöhe von 6’500 Metern einen neuen Weltrekord auf. Ein historischer Moment für die Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz ARIS: Noch nie ist eine Hybridrakete dieser Kategorie, die Studierenden entwickelt und konstruiert haben, so hoch geflogen.

Raketenbau in unter einem Jahr

ARIS lanciert jedes Jahr innovative Luft- und Raumfahrtprojekte für Studierende an Schweizer Hochschulen. Das nach dem Physiker Auguste Piccard benannte Projekt 2021 hatte nicht nur die Aufgabe, in weniger als einem Jahr ARIS’ erste Hybridrakete zu bauen, sondern damit auch einen internationalen Raketenwettbewerb zu gewinnen. Samuel Rütsche war einer der 50 passionierten Studierenden, die genau darauf hinarbeiteten. «In mehrmonatiger Arbeit haben wir dieses Ziel in eine 6 Meter lange und 100 Kilogramm schwere Rakete, eine Füllstation und eine Bodenkontrollstation umgesetzt», berichtet Samuel.

Beim EUROC-Wettbewerb 2021 stellte die Hybridrakete des Studierendenprojekts PICCARD einen neuen Weltrekord in ihrer Kategorie auf. Bildquelle: ARIS PICCARD

Ein neuartiger Kopplungsmechanismus für die Hybridrakete

Als Bauingenieur war Samuel für die Entwicklung eines neuen Kopplungsmechanismus verantwortlich, der für die Verbindung der verschiedenen Raketensegmente erforderlich ist. Nach dem Aufrichten der Rakete und dem Befüllen des Tanks zieht man den Füllstutzen kurz vor dem Start heraus. «Da wir nicht wollten, dass ein Loch in der Seite der Rakete entsteht, habe ich eine Luke entwickelt, die sich automatisch schließt, wenn der Füllstutzen entfernt wird», erklärt Samuel. Diese Luke ist eines der Elemente, welche die Studierenden mit Hilfe von 3D-Druck-Technologien realisiert haben.

Die  SLS-Teile wurden mit dem Lukendeckel der Rakete verklebt und verschraubt.
Bildquelle: ARIS PICCARD

Ein lasergesintertes Lukenscharnier

Um ihre Konzepte schnell entwickeln und testen zu können, setzte Team Piccard auf FDM-Prototypen. Für anspruchsvollere Strukturteile, wie das Scharnier der Luke, erwies sich selektives Lasersintern (SLS) als die bessere Lösung. «SLS kann sehr gut in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden, da es sehr leichte Komponenten ermöglicht und mehrere Funktionen in einem Teil integriert werden können», betont Samuel. Sintratec produzierte und sponserte daraufhin die benötigten PA12-Nylonteile. Gemäß Samuel sind «die Materialeigenschaften der Sintratec-Teile (fast) isotrop und haben eine bessere Temperaturbeständigkeit als unsere FDM-Drucker.» Ein entscheidender Vorteil, wenn man die extremen Bedingungen bedenkt, unter denen die Komponenten funktionieren müssen.

Nach dem Zusammenbau wurden der 3D-gedruckte Scharniermechanismus und die Luke am Rumpf der Hybridrakete befestigt und gründlich getestet. Bildquelle: ARIS PICCARD

Nachdem die Teile mit der Luke montiert waren, funktionierte der Mechanismus wie geplant und sorgte für eine glatte Außenhülle der Rakete während des Lift-offs. «Dies stellte sicher, dass unsere Rakete nicht einfach in der Sonne zerschmolz und trug so zum erfolgreichen Start im Oktober bei», resümiert Samuel.

«SLS eignet sich gut für die Luft- und Raumfahrt, da es sehr leichte Komponenten ermöglicht und mehrere Funktionen in einem Bauteil vereint werden können.»

Bild oben: Bauingenieur Samuel Rütsche entwickelte einen neuen Mechanismus für die Raketenkopplung. Bildquelle: Sintratec AG

Weitere Informationen: https://aris-space.ch/piccard/ und https://www.sintratec.com/

Erfahren Sie hier mehr über additive Fertigung für ein Raketentriebwerk.

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