Am 11. März 2025 um 10:15 Uhr MEZ startete eine Höhenforschungsrakete vom Esrange Space Center in Schweden. Dieser Start war Teil des europäischen Programms REXUS (Rocket Experiments for University Students), das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der schwedischen Raumfahrtagentur SNSA unterstützt wird. Zu den teilnehmenden Teams gehörte das „BEARS e.V.“, ein studentisches Team der TU Berlin, das mit einem innovativen Experiment, das neuartige, 3D-gedruckte Treibstofftanks testete, eine bedeutende Rolle übernahm.
Insgesamt waren acht Teams an diesem Projekt beteiligt, die ihre Experimente in zwei Höhenforschungsraketen durchführten. Fünf deutsche und internationale Studierende reisten eine Woche vor dem Start nach Kiruna, um ihre Tests vorzubereiten und das Experiment einzubauen. Drei weitere Studierende folgten für den Raketenstart. Während der zweiminütigen Schwerelosigkeit konnten wertvolle Versuche durchgeführt werden.
Innovative Experimente in der Schwerelosigkeit
Das Experiment trug den Namen „WOBBLE2“ (Weightless Observation of Fluid Behaviour with Berlin Liquid Guidance Experiment) und konzentrierte sich darauf, das Verhalten von Flüssigtreibstoffen in der Schwerelosigkeit zu untersuchen. Sechs neuartige Treibstofftanks, die durch additive Fertigungsverfahren hergestellt wurden, wurden eingesetzt. Diese neuen Designs sind besonders wichtig, da sich flüssige Treibstoffe in der Schwerelosigkeit anders verhalten, was zu Herausforderungen bei der Lagekontrolle führt.
Bisher kamen „Propellant Management Devices“ (PMDs) zum Einsatz, um den Treibstoff zu kontrollieren. Während dieses Experiments wurden sechs neue PMD-Designs getestet, deren Herstellung nur durch 3D-Drucktechnologien möglich war. Zur Beobachtung der Tanks während der Schwerelosigkeit kamen sechs Kameras zum Einsatz, die die Tanks mit fluoreszierendem Wasser überwachten.
Die Rolle des 3D-Drucks in der Raumfahrt
Der 3D-Druck spielt in der Raumfahrt eine immer wichtigere Rolle. Die Technologie gewinnt an Bedeutung bei der Herstellung von Prototypen, Bauteilen für Trägerraketen, Transportfahrzeugen und auch Raumstationen. Der aktuelle Stand und Prognosen zur Entwicklung des 3D-Drucks zeigen, dass diese Technologie signifikante Fortschritte in der Raumfahrt ermöglichen kann.
Aktuell wird 3D-Druck für die Herstellung von Brennkammerteilen, Ventilen und Düsen für Triebwerke eingesetzt. Die Bauteile können am Computer entworfen und vor Ort in der gewünschten Umgebung gedruckt werden. Aluminium und Titan sind die bevorzugten Materialien, während hochwertige Industrie-3D-Drucker über 1 Million Euro kosten. Vorteile des 3D-Drucks sind geringerer Materialverschleiß, leichtere Teile und eine schnellere Verfügbarkeit von Komponenten.
Besonders hervorzuheben ist, dass der Einsatz von additiver Fertigung auch für zukünftige Entwicklungen in der Raumfahrt von Bedeutung sein könnte. Die NASA plant beispielsweise, durch neue Metall-3D-Druckmethoden Fortschritte in der Raketenentwicklung zu erzielen und sogar Biotope auf dem Mars zu schaffen. Die Berichterstattung über diese technologischen Fortschritte ist unerlässlich, um das Potenzial des 3D-Drucks in der Raumfahrt zu verstehen und weiterzuentwickeln.
Das Projekt „WOBBLE2“ wurde mit Unterstützung von Partnern wie der Gesellschaft von Freunden der TU Berlin sowie Firmen wie APWORKS GmbH, die den Metall-Druck unterstützten, und Sensirion AG, die beim Erwerb von Sensoren und Reisekosten half, ermöglicht.
Durch solche Initiativen wird deutlich, dass Studierende nicht nur Theorie lernen, sondern auch aktiv an der Gestaltung der Zukunft der Raumfahrttechnik mitwirken können. Der nächste Aufruf für Experimentvorschläge im Rahmen des REXUS-Programms wird voraussichtlich Mitte 2023 erwartet.
Weitere Informationen zu diesen Themen finden Sie unter TU Berlin, DLR und 3D Grenzenlos.