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Ein Raketentriebwerk mit 200 Kilonewton Schubkraft, entwickelt ohne klassisches CAD und ohne manuellen Konstruktionseingriff: Das Unternehmen LEAP 71 hat gemeinsam mit dem Druckerhersteller HBD das Aerospike-Triebwerk XRA-2E5 vorgestellt. Es ist das bislang größte additiv gefertigte Triebwerk dieses Typs. Das Bauteil entspricht rechnerisch rund 20 Tonnen Schubäquivalent und wurde in einem Stück aus Inconel 718 gedruckt.
Noyron: Konstruktion aus physikalischen Regeln
Kern der Entwicklung ist die Software Noyron. Sie ist kein Designhilfsmittel, sondern ein vollständig autonomes Konstruktionssystem. Noyron übersetzt physikalische Anforderungen und Fertigungsregeln direkt in druckbare 3D-Geometrien. Kein Ingenieur modelliert dabei manuell. Die Software berechnet das Design eigenständig.
Bisherige KI-gestützte Designtools unterstützen den Konstrukteur. Noyron ersetzt den Schritt der geometrischen Modellierung vollständig. Das Ergebnis ist direkt fertigungsreif.
Aerospike-Triebwerke gelten als konstruktiv besonders anspruchsvoll. Sie haben eine ringförmige Brennkammer und einen zentralen Stachel, den sogenannten Spike. Ihre Geometrie ist komplex, mit flachen Überhängen und verschachtelten Kühlkanälen. Klassische Fertigungsverfahren stoßen dabei an Grenzen. Der Vorteil gegenüber herkömmlichen Raketentriebwerken: Aerospikes arbeiten vom Meeresspiegel bis ins Vakuum effizient, was sie für wiederverwendbare Trägersysteme attraktiv macht.
Fertigung in 289 Stunden
HBD druckte das Triebwerk mit dem System HBD 800, einem Zehn-Laser-LPBF-Drucker. LPBF steht für Laser Powder Bed Fusion, ein pulverbettbasiertes Schmelzverfahren. Das Bauvolumen beträgt 830 mal 830 mal 1250 Millimeter. Die Druckzeit lag bei 289 Stunden ununterbrochen.
Das Triebwerk misst einen Meter in der Bauhöhe. Als Material wurde Inconel 718 eingesetzt, eine Nickel-Superlegierung für hohe Temperaturen. Das Kühlsystem ist direkt in die Struktur integriert: Methan kühlt die äußere Brennkammer, Flüssigsauerstoff den zentralen Spike. Als Treibstoff kommt kryogenes Methan in Verbindung mit Flüssigsauerstoff zum Einsatz.
Laut HBD gelang es dem Unternehmen beim ersten Druckversuch, das Triebwerk fehlerfrei herzustellen. Vor zwölf Monaten wäre das in diesem Maßstab technisch nicht darstellbar gewesen.
Validierung im Rahmen eines Entwicklungsprojekts
Das XRA-2E5 ist Teil eines längerfristigen Vorhabens. LEAP 71 entwickelt gemeinsam mit Aspire Space Antriebe für das wiederverwendbare Raumfahrzeug Oryx. Das neue Triebwerk soll die Qualifizierungsphase mit Heißtests einleiten. Heißtests sind Zündversuche unter realen Bedingungen, mit denen die strukturelle und thermische Belastbarkeit nachgewiesen wird.
LEAP 71 hat in den vergangenen 15 Monaten bereits zwei kleinere Aerospike-Triebwerke, ebenfalls von Noyron generiert, erfolgreich im Heißtest betrieben. Das XRA-2E5 ist die Skalierung auf das Niveau eines einsatznahen Antriebssystems.
Was das für industrielle Fertiger bedeutet
Für Produktions- und Entwicklungsverantwortliche in der Industrie zeigt dieser Fall eine konkrete Verschiebung. Der Konstruktionsprozess ist in diesem Beispiel vollständig in Software ausgelagert. Das Ingenieurwissen steckt nicht mehr im Kopf eines Konstrukteurs, sondern im Algorithmus.
Das hat direkte Konsequenzen für Durchlaufzeiten, Personalplanung und Fertigungsvorbereitung. Wenn ein algorithmisches Modell in Minuten druckbare Geometrien erzeugt, entfällt ein erheblicher Teil des klassischen Entwicklungsaufwands. Gleichzeitig verschiebt sich die Qualifikationsanforderung: Gefragt sind Ingenieure, die Systemparameter definieren und Ergebnisse bewerten können, nicht primär solche, die modellieren.
Metallischer 3D-Druck ist dabei kein Randthema mehr. Die Kombination aus großformatigen Mehrlaser-Systemen und algorithmischer Konstruktion ermöglicht Bauteile, die konventionell nicht herstellbar wären. Das gilt auch außerhalb der Raumfahrt: Komplexe Kühlstrukturen, Hydraulikblöcke oder Strömungsbauteile in anderen Branchen folgen denselben geometrischen Logiken.
Fazit
LEAP 71 und HBD haben gezeigt, dass autonome Konstruktionssoftware serientaugliche Hochleistungsbauteile erzeugen kann. Das XRA-2E5 ist kein Demonstrator, sondern ein gefertigtes Bauteil, das in die Qualifizierung geht. Für Unternehmen, die komplexe Metallbauteile entwickeln oder fertigen, ist dieser Ansatz beobachtenswert. Die Frage ist nicht mehr, ob algorithmische Konstruktion funktioniert, sondern wann sie in der eigenen Branche wirtschaftlich relevant wird.
