Weitere Informationen:

Dr.-Ing. Ulrich Clormann, Leiter ARIANE 6 Programm, MT Aerospace AG, Augsburg, Telefon: +49 821 505 1417, E-Mail: ulrich.clormann@mt-aerospace.dewww.mt-aerospace.de

Luftfahrt

22. Juli 2015

ARIANE 6

Europa hat entschieden: die neue ARIANE 6 mit Boostergehäusen aus Augsburg wird entwickelt.

Die Ministerkonferenz der ESA-Mitgliedsstaaten hat am 2. Dezember 2014 die Weichen für die Entwicklung einer ARIANE 6 gestellt. Mit ihr will Europa im Trägermarkt langfristig wettbewerbsfähig bleiben. Aufbauend auf der äußerst erfolgreichen ARIANE 5 zeichnet sich die ARIANE 6 durch ein vereinfachtes und gut industrialisierbares Design aus. Die heutigen, metallischen Feststoffmotorgehäuse (Booster) werden kleiner, monolithisch und aus CFK gebaut werden. Sie werden sowohl für die ARIANE 6 als auch für eine weiterentwickelte VEGA C eingesetzt. Deutschland hat 25% am gezeichneten Budget zugesagt und damit die Entwicklung einer modernen Booster-Fertigungstechnologie und eine Produktionslinie in Augsburg gesichert. Entwickelt wird das auf Infusion basierende, kostengünstige und qualitativ hochwertige Verfahren von MT Aerospace in Zusammenarbeit mit dem DLR-ZLP.

Zunehmender internationaler Wettbewerb im Raumfahrt-Trägerbereich und die daraus folgenden, sinkenden Preise verlangen schnelle Anpassungen an den Markt und erhebliche Kosteneinsparungen für zukünftig wettbewerbsfähige Trägerraketen. Die ehrgeizigen Kostenziele für die ARIANE 6 lassen sich durch die Anwendung innovativer Technologien mit hoch industrialisierten Prozessen und eine deutlich schlankere Industrieorganisation erreichen. Deshalb schlägt MT Aerospace eine fortschrittliche Verbundwerkstofftechnologie für die Fertigung der Boostergehäuse vor: trockenes Wickeln und Ablegen der Fasern mit anschließender Infusion des Harzes. Im Vergleich zu traditioneller Prepreg-Wicklung, wie sie bei der Produktion der VEGA-Rakete zum Einsatz kommt, lassen sich damit deutlich niedrigere Kosten in der Serienfertigung erwarten. Für die geplante Produktionsrate ergeben sich zugleich auch niedrigere Investitionskosten in Maschinen und Fertigungseinrichtungen. Damit sind MT Aerospace und das DLR-ZLP auf bestem Weg, die weltweit effizienteste Industrieproduktion für zukünftige Booster zu entwickeln.

In einer vergleichenden Prozessanalyse im Rahmen eines Technologieprogrammes wurden bereits seit 2013 etablierte und innovative Fertigungstechnologien nach technischen und kommerziellen Kriterien verglichen. Letztendlich wurde ein automatisierter Prozess ausgewählt, der das größte Potenzial für Kosteneinsparungen und Prozessstabilität aufweist, zugleich aber auch ein leistungsfähiges Design garantiert. Der ausgewählte Prozess kombiniert trockene Faserwicklung und anschließende Infusion des Harzes. Dieser automatisierte Prozess, der ohne Autoklav auskommt, ermöglicht die Harzinfusion von Segmenten in einem einzigen Infusionsschritt. Zusätzlich wird so eine hervorragende Verbindung der tragenden CFK-Schale mit der inneren thermischen Isolation erreicht. Der Prozess hat mehrere Vorteile:

  • niedrige Materialkosten für leistungsfähige Fasern
  • wenige Produktionsschritte
  • geringe Prozessdauer
  • hohe Genauigkeit, Zuverlässigkeit & Reproduzierbarkeit
  • begrenzte Investitionskosten durch Verzicht auf einen Autoklaven
  • Gewährleistung hoher Gesundheits- und Sicherheitsstandards

Der Infusionsprozess wurde an maßstabsgetreuen Modellen mit vergleichbarer Faserwicklung auf Thermalschutz mit bis zu 50 mm Wandstärke ebenso erprobt, wie für die Verzweigung zu den Anschlussschürzen. Ein Testbauteil im Originalmaßstab wird in der automatisierten Fertigungseinrichtung des DLR-ZLP in Augsburg noch 2015 hergestellt werden. Das DLR-ZLP ist ein einzigartiger europäischer Forschungs- und Entwicklungsstandort zur Erprobung industrieller Produktionskonzepte mit kooperierenden Robotern. Es stellt eine perfekt auf die Serienproduktion abgestimmte Entwicklungsumgebung bereit. Fortschrittliche, zerstörungsfreie Prüfungsmethoden zur Anwendung nach der Infusion werden erprobt, um sowohl fehlerfreie Gehäuse und EPDM-Liner, als auch deren Verbindung zu garantieren.

Seit 2013 entwickeln MT Aerospace und das DLR-ZPL ein maßstabsgetreues Boostergehäuse aus CFK. Ziel dieses Programms ist es, die technologische Reife für diese automatisierte Verbundwerkstoff-Technologie zu demonstrieren - pünktlich zum Beginn der Entwicklung der ARIANE 6. Das gewählte Demonstrator-Design mit 3,5 m Durchmesser und 6 m Länge, ist vollständig vergleichbar mit den zukünftigen Boostern der ARIANE 6. Der Demonstrator besitzt einen EPDM-Liner, der mit dem internen Thermalschutz vergleichbar ist. Ein schrittweises Entwicklungs- und Testprogramm begann 2013 im kleinen Maßstab und wurde 2014 mit im Maßstab 1:4 gefertigten Demonstratoren fortgesetzt. In 2015 werden Testmodelle in Originalgröße gefertigt und zu einem späteren Zeitpunkt mechanischen Versuchen bis hin zum Berstdruck unterzogen. MT Aerospace und das DLR-ZLP arbeiten zusammen, um verbesserte Design- und Fertigungstechnologien für Booster aus Verbundwerkstoffen zu entwickeln und damit einen wichtigen Beitrag zu den Entwicklungszielen der zukünftigen ARIANE 6 zu leisten. Das Entwicklungsprogramm wird sowohl von der ESA als auch vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie unterstützt. Mit der Boosterfabrik in Augsburg wird die herausragende Rolle der Region für CFK-Technologien weiter ausgebaut.