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- Branche: Luft- und Raumfahrttechnik
- Genutzte Herstellungsverfahren: CNC-Bearbeitung
- Herausforderungen: Entwicklung und Verfeinerung von Zweiflüssigkeitsantriebssystemen und fortschrittlicher Raketenbergungstechnik für von Studenten geleiteten Weltraummissionen.
- Lösungen: Die Zusammenarbeit mit Xometry erlaubte es Propulse NTNU hochpräzise CNC-gefertigte Komponenten zu verwenden, zu denen der sog. Fallschirmmörser gehört, der es dem Team ermöglichte, das Raketendesign erfolgreich zu innovieren, und Fallschirme für eine sichere Landung sicher einzusetzen. Die Zusammenarbeit half ihnen dabei, die ehrgeizigen Ziele des Projekts Valemon zu erreichen und damit die Grenzen der studentischen Raketentechnik zu erweitern.
Im Jahr 2018 kam eine Gruppe weltraumbegeisterter Studenten aus der Norwegischen Universität for Wissenschaft und Technik (NTNU) zusammen um Propulse NTNU zu gründen. Angetrieben durch ihre geteile Leidenschaft für die Weltraumforschung und dem Wunsch praktische Ingenieurerfahrung zu sammeln, gründeten sie Norwegens erstes studentisches Raketenteam. Ihre Vision war es nicht nur auf der globalen Bühne zu konkurrieren, sondern die Grenzen der Raketentechnik zu erweitern, indem sie fortschrittliche Raketen entwarfen und starteten, die in der Lage sind, den Weltraum zu erreichen. Angetrieben von dieser studentischen Initiative hat sich Propulse NTNU bei internationalen Raketenwettbewerben durchweg mit herausragenden Siegen hervorgetan, darunter mehrere erste Plätze beim EuRoC und SA Cup. Ihr anhaltender Erfolg hat ihnen einen Platz under den Elite-Teams der Welt eingebracht, insbesondere durch den Top-Drei-Rang unter 152 Teams im Jahr 2022.
Die kühne Mission des Teams ist und bleibt dabei Raketen zu entwickeln und zu starten, die Hähen weit über den höchsten Bergen erreichen und dabei Tausende Kilometer pro Stunde zurücklegen. Mit Projekten wie dem Projekt Valemon, einer innovativen Zweiflüssigkeitsrakete, gewährt Propulse NTNU die Möglichkeit praktische Ingenieurserfahrungen zu sammen und bereitet sie somit auf zukünftige Beiträge zur professionellen Luft- und Raumfahrtindustrie vor. Das Vorzeigeprojekt nutzt fortschrittliche Antriebs- und Bergungstechnologien, die einen bedeutenden Schritt in Richtung ihres Endziels darstellen: eine Flüssigbrennstoffrakete in den Weltraum zu starten.
Bahnbrechende Raketentechnik im Projekt Valemon
Propulse NTNU hat im Laufe der Jahre, angefangen bei Feststoffmotoren, mehrere Raketen entwickelt. Das Team erkannte jedoch bald die Grenzen der Feststoffmotoren, wie zum Beispiel die eingeschränkte Kontrolle über Schub und Effizienz. Dies führte dazu, dass man sich der Bi-Flüssigkeits-Antriebstechnologie zuwandte, die aufgrund ihrer höheren Effizienz und Präzision häufig bei Orbitalraketen zum Einsatz kommt.
Der Zweiflüssigkeitsantrieb bietet erhebliche Vorteile gegenüber Feststoffmotoren. Er ermöglicht die Drosselung des Schubs, bessere Treibstoffeffizienz und eine größere Flexibilität während des Fluges. Durch die Nutzung von Ethanol und Flüssigsauerstoff (LOX) als Treibstoff erreicht Projekt Valemon einen stärkeren Schub und eine kontrolliertere, zuverlässigere Leistung. Was Valemon dabei besonders von Anderen abhebt ist der individuell entworfene Coaxial-Drallinjektor, der aus Inconel 625 3D-gedruckt wurde, einem Material, das für seine Festigkeit und Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen bekannt ist. Dieser Injektor stellt sicher, dass eine effiziente Vermischung von Brennstoff und Oxidationsmittel stattfindet und somit die Leistung der Rakete maximiert wird.
Darüber hinaus erlauben die, dank der Präzisions-CNC-Bearbeitung durch Xometry, in das Raketenbergungssystem integrierten CNC-gefertigten Fallschirmmörser einen schnelle und verlässlichen Einsatz der Fallschirme, was eine sichere Bergung der Rakete nach jedem Start sicherstellt.
„Der Wechsel zum Zweiflüssigkeitsantrieb war für uns ein großer Schritt. Es ermöglichte und ganz neue Ansätze im Hinblick auf Leistung und Design, aber es erforderte auch eine präzise Fertigung und Technik auf einem Niveau, mit dem wir uns zuvor nicht befasst hatten.“ erklärt Joachim Jerg Schmidt, Vorsitzender von Propulse NTNU.
Lernen sie die Köpfe hinter Projekt Valemons Erfolg kennen
Propulse NTNU ist ein vollständig durch Studenten geleitete Organisation, die im Moment 64 aktive Mitglieder hat, die sich hauptsächlich auf Ingenieursstudenten aus einer Vielzahl von Disziplinen, darunter Antrieb, mechanisches Design, Acionik, DevOps, Marketing und Business zusammensetzen. Das Team ist dabei wie eine professionelle Organisation strukturiert, mit einem Vorstand und Abteilungsleitern, die die verschiedenen Disziplinen bzw. Aspekte des Projekts überwachen. Ihre gemeinschaftlichen Bemühungen haben Propulse NTNU zu bemerkenswerten Erfolgen bei internationalen Raketenwettbewerben geführt, zu denen insbesondere eine Top-3-Platzierung bei der EuRoC (European Rocketry Challenge) im Jahr 2022 gehört.
Über die technischen Errungenschaften hinaus dient NTNU als praktische Lernplattform, auf der Studenten nicht nur Raketen entwerden und bauen, sondern auch jeden Schritt des Konstruktionsprozesses bewältigen können – von Forschung und Entwicklung bis hin zu Produktion und Start.
Das Meistern der Reise zu Entwurf und Produktion
Bei Propulse NTNU beginnt jedes neue Raketenprojekt im September, und richtet sich somit nach dem akademischen Jahr und setzt bereitet gleichzeitig die Bühne für Monate intensiver Innovation und Ingenieursarbeit. Nach einem selektiven Rekrutierungsprozess werden neue Mitglieder umfassend geschult und tauchen dann in die fortschrittlichen Antriebssysteme, die Materialwissenschaften und die Aerodynamik ein. Zu dem Zeitpunkt an dem das Team mit der vorläufigen Konzeptentwicklung beginnt, ist jeder Student vollständig ausgestattet um zum Projekt beizutragen.
„Einer der ersten großen Meilensteine liegt im November mit der ersten Entwurfsprüfung. Diese kritische Phase erlaubt es uns unsere Entwürfe rigoros zu prüfen und zu verbessern, um sicherzustellen, dass jede Komponente – vom Antrieb bis zum Bergungssystem – unseren hohen Standards entspricht.“ erklärt Joachim Jerg Schmidt, Vorsitzender von Propulse NTNU.
Sobald die Entwürfe abgesegnet wurden, beginnt die Phase des Prototypenbaus. Die anfänglichen Prototypen werden in der Regel mit Materialien wie PLA oder PC 3D-gedruckt um die Teile und ihre Funktionen zu simulieren. Das Team experimentiert dann mit verschiedenen Iterationen, verfeinert die Komponenten und validiert die Entwürfe unter realen Bedingungen.
Im Februar beginnt dann die Zusammenarbeit mit Sponsoringpartnern wie Xometry um die finalen Teile durch fortschrittliche Verfahren wie die CNC-Bearbeitung oder die additive Fertigung herzustellen. Dies kennzeichnet eine entscheidende Phase, in der präzisionsgefertigte Komponenten wie das Bergungssystem der Rakete und die Antriebssysteme zum Leben erweckt werden. Die Komplexität der Fertigung dieser Komponenten – insbesondere aus Materialien wie Inconel 625 und Aluminium in Luft- und Raumfahrtqualität – erfordert eine fehlerlose Ausführung um die erforderliche Leistung unter Extrembedingungen sicherzustellen.
Die Endmontagephase beginnt dann in der Regel im Juli, wenn das Team all Komponenten in eine voll funktionsfähige Rakete integriert. Das ist keine leichte Aufgabe: das Team montiert akribisch die Antriebs-, Bergungs-, Avionik- und strukturellen Systeme und stellt sicher, dass sie alle nahtlos ineinander greifen. Die Tests finden parallel dazu statt, wobei jedes Subsystem Simulationen und realistische Versuche durchläuft, um ihre Leistung zu verifizieren.
Die Fähigkeit eine Rakete innerhalb eines so engen Zeitrahmens vom Konzept bis zum Start zu bringen, ist der Beweis für die außergewöhnliche Koordination, das technische Know-How und den kooperativen Geist von NTNU. Ihre Ingenieurskunst und die Zusammenarbeit mit Fertigungsexperten wie Xometry ermöglicht es ihnen, auch unter schwierigsten Bedingungen erfolgreich zu sein.
Wie Xometry eine Schlüsselrolle für den Erfolg der Rakete Spielte
Die Zusammenarbeit von Xometry und Propulse NTNU war entscheidend für die Fertigung hochpräziser Komponenten, die für den Erfolg von Projekt Valemon benötigt wurden. Die Bergungs- bzw. Fallschirmmörser, die für einen zuverlässigen Einsatz der Fallschirme unerlässlich sind, wurden hergestellt, um die anspruchsvollen Standards zu erfüllen, die für eine sichere Landung der Rakete erforderlich sind.
Diese Bergungsmörser, die von Xometry gefertigt wurden, bestehen aus 5-Achsen-CNC-bearbeiteten Aluminium, einem Verfahren, das speziell für seine Fähigkeit ausgewählt wurde, die erforderliche Festigkeit und Präzision zu erreichen. Die Mörser mussten strenge Spezifikationen erfüllen, um unter den anspruchsvollen Bedingungen des Raketenflugs zuverlässig zu funktionieren, was den schnellen Einsatz der Fallschirme bei hohen Geschwindigkeiten einschließt.
Der Erfolg dieser Komponenten gab dem Propulse NTNU-Team das Vertrauen, sich auf andere wichtige Aspekte des Raketendesigns konzentrieren zu können, da sie wussten, dass das Bergungssystem zuverlässig funktionierte. „Die Qualität der Teile übertrag alle Erwartungen“ sagt Schmidt. „Die Fähigkeit von Xometry und hochpräzise Komponenten innerhalb einer kurzen Vorlaufzeit zu liefern, gab uns das Vertrauen, uns auf andere kritische Aspekte des Projekts zu konzentrieren, da wir wussten, dass das Bergungssystem in guten Händen war.“
Die Zukunft von Propulse NTNU und des Projekt Valemon
Die Ambitionen von Propulse NTNU enden nicht mit dem Projekt Valemon. Mit Blick auf das Jahr 2025 plant das Team, seine Zweiflüssgkeitsantriebssysteme weiter voranzubringen und die Grenzen dessen, was studentische Ingenieursprojekte erreichen können weiter zu verschieben. Ihr ultimatives Ziel bleibt es weiterhin eine Höhenforschungsrakete vom norwegischen Boden aus ins All zu bringen, eine Errungenschaft, die neue Maßstäbe für die studentische Raketentechnik setzen würde.
Mit dem Blick nach vorn gewandt, plant das Team auf seinem Erfolg aufzubauen und sich auf Partner wie Xometry zu verlassen, die jene Präzision und Qualität liefern, die für studentische Innovationen in der Luft- und Raumfahrttechnik erforderlich sind.
Über Propulse NTNU: Propulse NTNU ist Norwegens erstes studentisch geleitetes Raketentechnik-Team mit Sitz in der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technik (NTNU). Mit ihrer Leidenschaft für die Weiterentwicklung der Weltraumforschung entwirft, baut und startet das Team hochmoderne Raketen wie Valemon. Mit der Unterstützung von Partnern aus der Industrie und durch akademische Einrichtungen verschiebt Propulse NTU weiterhin die Grenzen der studentischen Innovationen in der Luft- und Raumfahrt, und setzt neue Maßstäbe in der Raketentechnik.
Website: https://www.propulse.no/
Kontakt: contact@propulsentnu.no
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