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3D Printing

Raketentriebwerk aus dem Drucker

TUM-Ausgründung Isar Aerospace startet Produktion von Trägerraketen und fertigt dabei die Raketentriebwerke voll automatisiert per 3D-Druck.

Das Start-up Isar Aerospace, das an der Technischen Universität München (TUM) gegründet wurde, hat eine kleine und preiswerte Trägerrakete entwickelt, die auf den Transport der Kleinsatelliten zugeschnitten ist und fertigt die Raketentriebwerke dabei mittels 3D-Druck. In Ottobrunn bei München, in unmittelbarer Nähe der Fakultät für Luftfahrt, Raumfahrt und Geodäsie der TUM, startet jetzt die Produktion. Die Produktionshallen wurden  mit Ministerpräsident Dr. Markus Söder und TUM-Präsident Prof. Dr. Thomas F. Hofmann eröffnet.
Im Gegensatz zu traditionellen Satelliten, die mehrere Tonnen wiegen, bringen die modernen Kleinsatelliten höchstens noch 500 kg auf die Waage. Möglich ist dies durch effiziente elektrische Antriebe und die Miniaturisierung der Raumfahrt-Komponenten. Auch die Produktionskosten sind geringer, sodass das Hochschießen ganzer Schwärme von Satelliten in die Erdumlaufbahn möglich wird, um etwa eine bessere Internetverbindung zu gewährleisten oder Erdbeobachtungsdaten zu generieren.
Diese Kleinsatelliten werden in niedrigen Erdumlaufbahnen in etwa 500 km Höhe ausgesetzt. Das ermöglicht eine schnelle Datenübermittlung auf die Erde. Doch wie bringt man Zehntausende von Kleinsatelliten möglichst effizient, kostensparend und sauber in den Weltraum? „Für diese Aufgabe sind die meisten Trägerraketen nicht geeignet“, sagt Daniel Metzler, Mitgründer des Start-ups Isar Aerospace.

Vollautomatisierter 3D-Druck für die Raketentriebwerke

2021 soll die erste Transport-Rakete, beladen mit Kleinsatelliten, in den Orbit starten. Für den Antrieb sorgt ein Cluster kleiner Triebwerke, die durch die 3D-Druck-Technik kostengünstig und vollautomatisiert gefertigt werden. Betrieben werden diese mit neuartigen, leichten Kraftstoffen, die in den Brennkammern unter hohem Druck sehr sauber und effizient verbrennen. „Wir erzielen auf diese Weise einen sehr hohen Wirkungsgrad“, betont Metzler.

Maßgeschneiderte Rakete für den Transport kleiner Satelliten

Die Idee, eine Rakete zu bauen, die maximal 1.000 kg in eine Höhe von 500 km transportieren kann und dazu noch möglichst effizient sein soll, entstand 2017 in den Werkstätten der TUM-Studierendengruppe WARR (Wissenschaftliche Arbeitsgemeinschaft für Raketentechnik und Raumfahrt). Zusammen mit seinem Team hatte Metzler ein kleines Triebwerk für eine Forschungsrakete entwickelt. Als Reaktion auf einen Film zum Projekt, den die Studierenden im Internet veröffentlicht hatten, gab es zahlreiche Anfragen aus der Industrie. „Da wussten wir, dass wir auf eine Marktlücke gestoßen waren und haben beschlossen, eine eigene Rakete – maßgeschneidert für den Transport von kleinen Satelliten – zu bauen“, erinnert sich der Ingenieur. „Die Idee war es, unsere Antriebstechnik weiterzuentwickeln: Bisher werden die erste und die zweite Stufe von Trägerraketen in Europa mit unterschiedlichen Triebwerken ausgestattet. Wir dagegen wollten Cluster von identischen Triebwerken einsetzen: Dadurch lassen sich erhebliche Entwicklungs- und Produktionskosten einsparen.“

Produktionshallen in Ottobrunn eröffnet

Anfang 2018 gründeten Josef Fleischmann, Markus Brandl und Daniel Metzler – alle drei haben Luft- und Raumfahrt an der TUM studiert – ihr Start-up Isar Aerospace. Dabei wurden sie von der TUM unterstützt. Die Gründer nahmen am Programm „Xpreneurs“ von Unternehmer TUM, dem Zentrum für Innovation und Gründung an der TUM, teil. Erste Prototypen der Triebwerkskomponenten entstanden in der High-Tech-Werkstatt Maker Space in Garching. Startkapital investierten Unternehmer TUM Venture Capital Partners sowie private Investoren. Gefördert wurde das Start-up außerdem durch das Business Incubation Center der ESA in Oberpfaffenhofen.
Nach zwei Jahren Entwicklungszeit ist ein wichtiger Meilenstein erreicht: Die Produktion der ersten Rakete beginnt. In Beisein von Ministerpräsident Dr. Markus Söder und TUM-Präsident Prof. Dr. Thomas F. Hofmann eröffneten die jungen Unternehmer am heutigen Montag ihre Produktionshallen auf einer Fläche von 4.500 m2 in Ottobrunn. Diese befinden sich nur wenige Kilometer entfernt vom Ludwig-Bölkow-Campus, auf dem die TUM-Fakultät für Luftfahrt, Raumfahrt und Geodäsie ihren Hauptsitz hat.

Sauberer Antrieb

An der geplanten 27 m langen Rakete mit einem Durchmesser von zwei Metern gibt es bereits „Kundeninteresse im Wert von mehreren Hundert Millionen Euro“, so Metzler. Die meisten Anfragen stammen aus dem europäischen Raum. Mittlerweile arbeiten beim Start-up 100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.
Wenn alles nach Plan verläuft, kann direkt danach die Serienproduktion beginnen: 20 Raketen will Isar Aeropace dann pro Jahr bauen.