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Multimaterial-Düse sorgt für bessere Kühlung im Raketentriebwerk

Multimaterial-Anwendungen waren eines der Trendthemen der Formnext 2023. Nun hat die Advanced Manufacturing Division (QAMD) der Quadrus Corporation für den Bereich Raketentechnologie erstmals eine bimetallische Einspritzdüse für ein rotierendes Detonationstriebwerk hergestellt.

von | 02.07.24

Quadrus Corporation hat für den Bereich Raketentechnologie erstmals eine bimetallische Einspritzdüse für ein rotierendes Detonationstriebwerk hergestellt, Bild: Quadrus
© Quadrus

Juli 2024 | Multimaterial-Anwendungen waren eines der Trendthemen der letzten Formnext. Nun hat die Advanced Manufacturing Division (QAMD) der Quadrus Corporation für den Bereich Raketentechnologie erstmals eine bimetallische Einspritzdüse für ein rotierendes Detonationstriebwerk hergestellt.

Die Entwicklung, die mittels selektivem Laserschmelzen (SLM) hergestellt wurde, entstammt einer SBIR-Projektreihe (Small Business Innovation Research), die von Ingenieuren des NASA Marshall Space Flight Center geleitet wurde.

RDRE-Einspritzdüsen (Rotating Detonation Rocket Engine – RDRE) sind aufgrund der starken Hitzeentwicklung durch die sich drehenden Detonationswellen mit erheblichen Herausforderungen konfrontiert. Deshalb hat QAMD eine Lösung mit einer dünnen Frontplatte aus einer wärmeleitfähigen Kupferlegierung GRCop-42 und einem Verteiler aus einer oxidationsbeständigen Superlegierung auf Nickelbasis (Monel K500) entwickelt. Mittels GRCop-42 kann die Einspritzfläche durch die Treibstoffe effektiv gekühlt werden, während Monel K500 dünnere Wände im Verteiler und damit ein leichteres Design ermöglicht.

Im Fokus: Wärmemanagement für Verbrennungseinspritzdüsen

Mit der Multimaterial-Entwicklung überwindet Quadrus Corporation mit Sitz in Huntsville, Alabama, zahlreiche Hürden, die bisher mit der bimetallischen SLM-Fertigung verbunden waren, wie z. B. die präzise geometrische Ausrichtung, die Verringerung des Risikos von Materialverunreinigungen und die Bildung einer hochfesten Multimaterialverbindung. Die Detailgenauigkeit von QAMD zeigt sich unter anderem in kleinsten 1 mm feinen Löchern im Bimetallbereich.

Das mehrjährige SBIR-Projekt der NASA fokussiert auf das Wärmemanagement für Verbrennungseinspritzdüsen. Neben der bimetallischen Einspritzdüse wurde auch „Quad Mesh“ entwickelt, ein neuartiger Ansatz zur Transpirationskühlung für Einspritzdüsen-Stirnplattenanwendungen.

Im nächsten Schritt soll die bimetallische Einspritzdüse zusammen mit einer monolithischen GRCop-42-Düse, die Quad Mesh-Technologie enthält, im Sommer 2024 im Marshall Space Flight Center der NASA unter realen Bedingungen getestet werden.

Formnext

Als Hub für Additive Manufacturing ist die Formnext internationaler Meeting Point der Experten für industriellen 3D-Druck und Produktionsprofis einer Vielzahl von Anwendungsbranchen. Das jährliche Branchen-Highlight der Additiven Fertigung findet vom 19. – 22.11.2024 in Frankfurt am Main statt. Die Aussteller kommen aus über 35 Nationen und beeindrucken mit einer hohen Internationalität von 64 Prozent.

Nahezu alle Nationen und Anwendungsbranchen der AM-Community nutzen die Chance, hier Additive Manufacturing live und in Farbe zu erleben. Das begleitende Rahmenprogramm bietet beste Möglichkeiten, sich zusätzlich von neuesten Entwicklungen und Zukunftsperspektiven inspirieren zu lassen und neue Kontakte zu gewinnen.

Formnext Frankfurt, 19. – 22.11.2024

(Quelle: Formnext/2024)

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