Aconity3D druckt Raketentriebwerk aus Kupferlegierung

Bahnbrechender Meilenstein: Erfolgreicher Heißtest beim ersten Versuch für einen vollständig KI-generierten Raketentriebwerk, hergestellt als monolithisches Kupferteil.

Bild: Aconity3D GmbH

Aconity3D hat in Zusammenarbeit mit führenden Partnern aus Forschung und Industrie erfolgreich ein kryogenes Aerospike-Raketentriebwerk hergestellt und getestet – vollständig von künstlicher Intelligenz entworfen und in einem einzigen monolithischen Teil aus einer hochleistungsfähigen Kupferlegierung für die Luft- und Raumfahrt (CuCrZr) 3D-gedruckt.

Der Motor wurde mit unserem AconityMIDI+ gedruckt, einer Maschine, die für effiziente industrielle LPBF-Anwendungen entwickelt wurde – unter Verwendung des IPG YLR 3000/1000 AM-Lasersystems. Die anschließende Entpulverung wurde von Solukon und die Wärmebehandlung vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) durchgeführt. Das Race 2 Space Team der Universität Sheffield bereitete den Motor für die Testkampagne vor und leistete während des gesamten Prozesses fachkundige Unterstützung.

Das Ergebnis: Ein erfolgreicher Heißtest beim ersten Versuch.

LEAP 71 und die Rolle der KI im Konstruktionsdesign

Die wahre Innovation hinter dieser Leistung liegt im Konstruktionsprozess selbst. Der Motor wurde vollständig von Noyron entwickelt, einem von LEAP 71 entwickelten groß angelegten computergestützten Konstruktionsmodell. Im Gegensatz zu herkömmlichen Konstruktionsabläufen, die iterative, von Menschen gesteuerte Prozesse erfordern, erstellte Noyron innerhalb weniger Minuten autonom einen Entwurf für einen 5-kN-Kerolox-Aerospike-Raketentriebwerk.

Der Ansatz von LEAP 71 definiert das Ingenieurwesen neu, indem er Physik, Geometrie und Leistungsbeschränkungen zu ausführbarem Code kombiniert, sodass KI Designräume jenseits der menschlichen Intuition erkunden kann. Dabei handelt es sich nicht um KI, die Ingenieure unterstützt, sondern um KI, die als Ingenieur fungiert und ohne manuelles Eingreifen hardwarefähige Geometrien erstellen kann.

Aerospike-Triebwerke gehören zu den anspruchsvollsten Antriebssystemen in der Luft- und Raumfahrt. Ihr „Inside-Out”-Design gewährleistet einen hohen Wirkungsgrad in allen Höhenlagen und macht die für vakuumoptimierte Triebwerke typischen schweren Düsenverlängerungen überflüssig. Allerdings macht genau diese Geometrie ihre Konstruktion und Kühlung unglaublich schwierig – bis jetzt.

Eine technische Demonstration der additiven Fertigung

Der gedruckte Motor verfügt über ein hochkomplexes internes Netzwerk aus regenerativen Kühlkanälen, durch die sowohl flüssiger Sauerstoff (LOX) als auch Kerosin fließen. Diese Kanäle verhindern eine Überhitzung der Brennkammer. Das heiße Kerosin wird dann mit gasförmigem Sauerstoff gemischt und gezündet, um Schub zu erzeugen.

Die Herstellung einer solchen Geometrie als ein einziges monolithisches Bauteil aus CuCrZr unter Berücksichtigung der internen Strömungswege und thermischen Belastungen zeigt die Leistungsfähigkeit der fortschrittlichen AM-Systeme von Aconity3D und die Einsatzbereitschaft von KI-generierten Designs für den praktischen Einsatz.

Ausblick: Skalierung auf 20 Kilonewton mit Methan und LOX

Nach dem erfolgreichen 5-Kilonewton-Test ist die Entwicklung für den nächsten Schritt bereits in vollem Gange: ein 20-Kilonewton-Aerospike-Triebwerk, das mit Methan und flüssigem Sauerstoff betrieben wird. Dies markiert eine neue Ära in der Antriebsentwicklung – eine Ära, in der künstliche Intelligenz und additive Fertigung mit Metallen schnellere, effizientere und radikal innovative Hardware ermöglichen.

Quelle (Englisch): https://news.aconity3d.com/aconity3d-3d-prints-ai-designed-aerospike-rocket-engine-in-advanced-copper-alloy/