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Wissenschaftler 3D-Drucken von Kraftstoffkörnern für Hybridraketenmissionen

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Wissenschaftler der James Cook University (JCU) haben erfolgreich 3D-gedruckte Kraftstoffkörner aus Kunststoffen und anderen Materialien hergestellt, um zukünftige Raumfahrtmissionen zu ermöglichen.

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Das Team um Dr. Elsa Antunes setzte maßgeschneiderte Raketenmotoren ein, um ihre 3D-Kraftstoffe zu testen.

"Wir wollten die Machbarkeit der Verwendung kommerziell erhältlicher 3D-Druckmaterialien bei der Herstellung von Hybrid-Raketentreibstoffkörnern untersuchen", erklärt Antunes.

"Wir wussten, dass der gängige Kunststoff Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) vielversprechend ist, also haben wir uns entschieden, ihn mit sechs anderen Verbindungen zu testen."

Hybridraketen haben in den letzten Jahren an Popularität gewonnen, da sie sicherer und leichter zu kontrollieren sind als herkömmliche Raketen.

"Der 3D-Druck hat dazu geführt, dass Designer in der Lage waren, komplexere Geometrien für Raketen herzustellen, und hat auch die Möglichkeit eröffnet, neue Kraftstoffe zu verwenden, um sie zu betreiben", betont Antunes.

"In den letzten zehn Jahren ist die Zahl der Raketenstarts für suborbitale wissenschaftliche Missionen oder für die Lieferung von Nutzlasten in niedrige Erdumlaufbahnen fast exponentiell gestiegen. Es gibt viele neue Investoren und es gibt eine erhöhte Nachfrage nach Satelliten."

Antunes' Team druckte die Rakete zunächst in 3D und stellte sie dann auf dem Campus von JCU in Townsville auf einen Prüfstand.

Die Brennstoffkornrezepte wurden in drei zweiten Verbrennungen des Motors getestet, bevor die Brennstoffzellen zerlegt wurden, um ihre Leistung weiter zu analysieren.

"Wir waren enttäuscht über den Polymilchsäure-Aluminium-Verbund, wir denken, dass er vor allem auf die Größe, Form und Oberfläche der Aluminiumpartikel zurückzuführen ist - aber auch das können wir in naher Zukunft unter Nutzung moderner Fertigungstechniken erforschen", ist Antunes zuversichtlich.

"Es gibt viele neue Möglichkeiten für Menschen, die im Außendienst arbeiten. Mit neuen Fertigungstechniken wie dem 3D-Druck sind wir in der Lage, Dinge zu tun, die in der Vergangenheit einfach unmöglich waren."