Raketentreibstoff und 3D-Druck

Wissenschaftler der James Cook University in Australien verwenden den 3D-Druck, um Treibstoffe für Raketen herzustellen, und verwenden maßgeschneiderte Raketenmotoren, die sie zum Testen der Treibstoffe gebaut haben.

Die JCU-Dozentin für Maschinenbau Dr. Elsa Antunes leitete die Studie, bei der die revolutionäre und schnell fortschreitende 3D-Drucktechnologie zum Einsatz kam.

Die JCU-Wissenschaftler haben für die Hybridraketen Brennstoffkörner (fester Brennstoff auf Kunststoffbasis) mit 3D-Druck unter Verwendung von Kunststoffen und anderen Materialien hergestellt.

“Wir wollten die Machbarkeit der Verwendung von handelsüblichen 3D-Druckmaterialien für die Herstellung von Hybridraketentreibstoffkörnern untersuchen. Wir wussten, dass der gängige Kunststoff Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) vielversprechend ist, und beschlossen, diesen gegen sechs andere Verbindungen zu testen”

Dr. Antunes sagte, der Einsatz von Hybridraketen sei fast selbstverständlich geworden. Diese Raketentypen sind sicherer und leichter zu kontrollieren als herkömmliche Raketen.

“Der 3D-Druck hat dazu geführt, dass Designer komplexere Geometrien für Raketen herstellen konnten, und hat auch die Möglichkeit eröffnet, neuartige Kraftstoffe für deren Antrieb zu verwenden”, sagte sie.

“In den letzten zehn Jahren ist die Zahl der Raketenstarts für suborbitale wissenschaftliche Missionen oder für die Lieferung von Nutzlasten in erdnahe Umlaufbahnen fast exponentiell angestiegen. Es gibt viele neue Investoren und eine erhöhte Nachfrage nach Satelliten.”

Die Wissenschaftler druckten die Rakete dreidimensional und bauten daraufhin einen Prüfstand auf dem JCU-Campus in Townsville. Sie testeten die Brennstoffkornrezepte in drei Sekunden Verbrennungen des Motors, bevor sie die Brennstoffzellen zerlegten, um ihre Leistung weiter zu analysieren.

“Wir waren von dem Verbundwerkstoff aus Polymilchsäure und Aluminium enttäuscht. Wir glauben, dass dies hauptsächlich auf die Größe, Form und Oberfläche der Aluminiumpartikel zurückzuführen ist. Dies ist jedoch eine weitere Sache, die wir in naher Zukunft unter Ausnutzung moderner Herstellungstechniken untersuchen können.”, sagte Dr. Antunes.

Sie sagte, der Versuchsaufbau sei relativ einfach, da das Hauptziel darin beste 3D-gedruckte Kraftstoffkörner für einen groß angelegten Test auszuwählen sei, als erster Schritt zu einer groß angelegten Motorkampagne und zur Erprobung innovativer Materialien.

“Es gibt viele neue Möglichkeiten für die Leute, die auf dem Gebiet arbeiten. Mit neuen Herstellungstechniken wie dem 3D-Druck können wir Dinge tun, die in der Vergangenheit einfach unmöglich waren”, sagte sie.