Ariane 6-Booster, Bild: DLR

Das Boostergehäuse der Ariane 6 besteht fast vollständig aus CFK. Bild: DLR

Im Zusammenspiel mit neu entwickelten Fertigungs- und Produktionstechnologien trägt das Raketenmotorgehäuse aus CFK wesentlich zur Senkung des Gewichts und der Kosten und damit zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der neuen europäischen Rakete bei. In einer Drucktestkampagne ertrug das Boostergehäuse die geforderten 125 bar.

Die Gehäuseentwicklung und der Test wurden mit zehn Millionen Euro aus dem Programm für die Entwicklung künftiger Trägerraketen der Europäischen Weltraumagentur ESA finanziert, an dem Deutschland sich seit 2012 als Programmführer mit etwa 125 Millionen Euro beteiligt. Das Raumfahrtmanagement im DLR steuert diese ESA-Beiträge im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) und hat MT Aerospace beauftragt. Der Freistaat Bayern hat das DLR Augsburg darüber hinaus mit einer Zuwendung gefördert.

"Mit der Entwicklung der Produktionstechnologie für den CFK-Booster hat das DLR einen wesentlichen Anteil geleistet, den deutschen Bauanteil an der Ariane- 6-Trägerrakete zu sichern und damit substanziell zum Ausbau der Wertschöpfungskette für den Wirtschaftsstandort Deutschland beigetragen", sagt Prof. Dr. Pascale Ehrenfreund, Vorstandsvorsitzende des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Meileinstein bei Ariane 6-Entwicklung

Boostergehäuse Ariane 6, Bild: DLR
Das Boostergehäuse wurde beim DLR Stuttgart und Augsburg im Kooperation mit MT Aerospace entwickelt und gefertigt. Bild: DLR

Die Entwicklung und Fertigung des integrierten CFK-Boostergehäuses erfolgte am DLR-Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP) in Augsburg und bei MT Aerospace Augsburg in Zusammenarbeit mit weiteren Industriepartnern. Die mehrtägige Erprobung wurde in der Materialprüfungsanstalt (MPA) der Universität Stuttgart durchgeführt. Bayerns Wirtschaftsstaatssekretär Franz Josef Pschierer hebt hervor: "Der erfolgreiche Test des neuartigen CFK-Boosters ist ein wichtiger Meilenstein für die Entwicklung der Ariane-6-Trägerrakete und damit der europäischen Raumfahrt insgesamt. Neben Colleferro, nahe Rom, wird Augsburg der zweite Produktionsstandort sein. Damit stärken wir den Freistaat als einen der führenden europäischen Hightech-Forschungs- und -Produktionsstandorte."

Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen sind leicht im Gewicht und extrem belastbar und daher für Hochleistungsbereiche wie Raumfahrt und Luftfahrt prädestiniert. Dies erfordert die Entwicklung neuer wirtschaftlicher Produktionsweisen - Automatisierung ist hier eine Schlüsseltechnologie. Das DLR-Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP) in Augsburg bietet dafür eine einzigartige Plattform: In der "Multifunktionalen Roboterzelle" (MFZ) kann die gesamte Prozesskette zur Fertigung eines Bauteils umgesetzt und auf ihre Automatisierbarkeit untersucht werden. Die rund 30 Meter lange Anlage mit bis zu sechs kooperierenden Robotern erlaubt die Handhabung großer Bauteile im Industriemaßstab und schafft damit reale Produktionsbedingungen.

"Der großartige Erfolg der mechanischen Tests bestätigt unsere Kompetenzen in der zukunftsweisenden CFK-Technologie", sagt Prof. Dr. Heinz Voggenreiter, Direktor des Instituts für Bauweisen und Strukturtechnologie in Augsburg und Stuttgart. "Aber erst die Kooperation mit den Experten von MT Aerospace hat diesen großen Schritt nach vorne möglich gemacht."

Auf der Basis der Roboterplattform und des Know-Hows der Partner in der CFK- und Produktionstechnologie entstand Schritt für Schritt beim DLR Augsburg das mit einem Druchmesser von 3,6 Metern und einer Länge von sechs Metern größte Bauteil der Institutsgeschichte: vom Wickeln und Legen der Faserverbundschichten, über die Vakuuminfiltration, bis hin zur Aushärtung. Den Leichtbauproduktionsexperten des DLR gelang es, die komplexen Einzelprozesse und unterschiedlichen Robotertypen miteinander in Einklang zu bringen und zu automatisieren. Eine besondere Herausforderung meisterten sie auch mit der Synchronisierung unterschiedlicher Anlagensteuerungen und dem damit verbundenen Synchronlauf zwischen Robotern und Werkzeugen.

Mit der erfolgreichen Realisierung und dem mit Bravour bestandenen Drucktests wurde von DLR und MT Aerospace die entscheidende Basis für die Industrialisierung des Ariane-6-Boosters geschaffen. Der Jungfernflug für die neue Ariane-6-Trägerrakete ist für das Jahr 2020 geplant. hei