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HyTech-3D:

Bei der Entwicklung innovativer und wiederverwendbarer Hybridraketenantriebe durch den Einsatz moderner additiver Fertigungstechnologien (HyTech-3D) sollen leistungsstarke, mehrfach nutzbare und optimierte Hybridraketenantriebe erforscht werden. Durch 3D-Druck lassen sich die Fertigungseinschränkungen herkömmlicher Techniken beseitigen.

 Hybridraketenantriebe kombinieren meist einen Brennstoff in fester Form mit einem Oxidator in flüssiger Form. So lassen sich teilweise die Vorteile von reinen Flüssig- oder Feststoff-Antrieben kombinieren, wie eine hohe Handhabungssicherheit, Wiederzündfähigkeit und Regelbarkeit. Nachteil der hybriden Systeme ist der eher geringe Gesamtimpuls im Vergleich zur Systemmasse, was durch eine unvollständige Nutzung des festen Brennstoffes bedingt ist. Ziel des HyTech-3D Projektes ist die Optimierung der Brennstoffblockgeometrie zur Verbesserung des Abbrandes, der Leistungsfähigkeit und der Betriebskosten. Diese Technologie soll nachfolgend kommerziell in Form einer Höhenforschungsrakete zur Verfügung gestellt werden.

 Der additive Fertigungsprozess ermöglicht die kostengünstige Herstellung von Gießformen mit komplexer Geometrie. So sind beispielsweise wirtschaftliche Finocyl-Geometrien möglich. Hierbei wird der sternförmige Freiraum im Querschnitt des Brennstoffblocks entlang der Durchströmungsrichtung rotiert. Die dadurch entstehende verwundenen Reaktionsoberfläche dient der Leistungs- und Effizienzsteigerung. Außerdem können Werkzeuge für weitere Antriebskomponenten, wie beispielsweise Düsenbauteile und Nachbrennkammern, hergestellt werden.

 In Kooperation mit der Abteilung Raumfahrzeuge des Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik (IAS) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Invent GmbH wird ein Triebwerk-Prototyp gefertigt und am DLR in Trauen im Vergleich zu herkömmlichen Hybridantrieben getestet.

 Die Invent GmbH ist für die Konstruktion und Fertigung von Komponenten für die Raketenantriebe und Teststände verantwortlich. Das Institut für Raumfahrtsysteme legt den Schwerpunkt auf die Realisierung des additiven Fertigungsprozesses. Die komplexen Geometrien, insb. Hinterschneidungen, lassen sich durch die Verwendung von unterschiedlichen Filamenten während des Prozesses realisieren, bei dem eines als Stützmaterial nachträglich aufgelöst werden kann. Das IAS fokussiert sich auf den Triebwerksentwurf inklusive der Simulation und die Durchführung und Auswertung der Testversuche. Ziel ist die Geometrie des Brennstoffs so festzulegen, dass die komplexen Strömungs- und Verbrennungsvorgänge bei einem vorgegeben Schubverlauf einen hohen Verbrennungswirkungsgrad aufweisen und ein vollständiger und gleichmäßiger Abbrand zustande kommt.