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Hinterland Aus dem Hinterland ins Weltall
Landkreis Hinterland Aus dem Hinterland ins Weltall
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00:17 28.07.2018
In gut zwei Jahren soll die neue europäische Trägerrakete Ariane 6 erstmals abheben – wie in der Computersimulation der esa. An Bord: Komponenten, die von Roth Composite Machinery hergestellt wurden. Quelle: David Ducros/esa/dpa
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Steffenberg

Die Maschine, ­eine „Filament Winding“-Anlage, entstand laut Angaben von Roth Technologies in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden Avio, einem führenden Hersteller für Raumfahrtantriebe in Colleferro (Italien). Dort fertigt das Unternehmen auf der neuen Roth-Anlage Booster – also­ die Antriebsraketen für die Ariane 6.Die Rakete soll ab 2020 Weltraumtransporte von Satelliten für die europäische Weltraumbehörde ESA vornehmen.

In der Luft- und Raumfahrttechnik kommen laut Roth in den modernen Raketen immer häufiger Faserfeststoffe für Leichtbau-Verbundgehäuse der Triebwerke und andere Bauteile­ zum Einsatz. Ihre Herstellung erfolgt im Filament Winding- oder Prepreg-Verfahren. Dabei könne durch die Leichtbauweise das Gewicht der Boosterstufen der Ariane 6 um bis zu 35 Prozent reduziert werden. Die Kosten pro Tonne Nutzlast beim Betrieb der Rakete ließen sich so um bis zu 50 Prozent senken.

Roth Composite Machinery und Avio haben bereits bei der Ariane 5 und der Vega zusammengearbeitet und so Erfahrungen gesammelt. Zudem verfüge man über eine jahrzehntelange Erfahrung für die Entwicklung der neuen Filament Winding Anlage. Mit einem Gewicht von 100 Tonnen sei sie eine der weltweit größten Anlagen von Roth Composite Machinery.

Bei einer maximalen Länge­ von 17 Metern und einem Durchmesser von 3,60 Metern wiegt der Wickeldorn rund 120 Tonnen. Die Anlage ist mit drei Verfahrwagen für drei verschiedene Wickelprozesse ausgestattet – sie sind jeweils 7,40 Meter lang und fahren bis zu 90 Meter pro Minute schnell.

Für die nötige Hitzebeständigkeit der Antriebsraketen wird mit dem ersten Verfahrwagen Hitzeschutz-Band auf den Dorn gewickelt. Nach der Vulkanisierung des Bandes folgt mit dem zweiten Wagen der sogenannte Towpreg-Wickelvorgang. „Hierbei werden vorimprägnierte ­Faserstränge auf den Wickelkörper aufgewickelt. Durch die vorherige, separate Imprägnierung der Fasern zu Towpreg mit einer sehr gleichmäßigen Qualität entsteht eine überaus homogene und hochwertige Faserverbundstruktur. Daher findet die Towpreg-Wicklung besonders in der Raumfahrt Anwendung“, erklärt Bernd Fischer, Vertriebsleiter bei Roth Composite­ ­Machinery.

Der dritte Verfahrwagen ist mit einem von Avio patentierten Verlegekopf für automatisiertes Tapelegen (ATL) ausgestattet. Diese Technologie ermöglicht das exakte Ablegen des Tapes zu komplexen Geometrien für die Anbauteile der Booster. Das Abschneiden des Tapes erfolgt mit einem Ultraschallschneidekopf. Die ATL-Technologie entwickelte Avio gemeinsam mit Roth und einem weiteren italienischen Partner.

Carbonfasern ersetzen Stahlhülle der Ariane 5

Die Antriebsraketen der Ariane 6 sind rund 15 Meter lang und haben einen Durchmesser von bis zu 3,60 Metern. Je nach Gewicht des Frachtgutes werden zwei oder vier Booster pro Rakete eingesetzt. Sie werden mit Festtreibstoff bestückt und gewährleisten den Schub beim Start sowie in der ersten Flugphase, um möglichst schnell in die dünneren Luftschichten zu kommen.

Die Boosterhülle ist vollständig aus Carbonfasern und ersetzt die Stahlhülle der Vorgängervariante, die bei der Ariane 5 zum Einsatz kommt. Die Booster müssen hohen Temperaturen beim Verbrennen des Treibstoffes und extremen Kräften bei der Beschleunigung der Rakete unbeschädigt standhalten. „Bauteile aus Faserverbund verfügen über diese idealen mechanischen Eigenschaften wie hohe Zugfestigkeit und Kraftaufnahmefähigkeit“, erklärt ­Fischer.

Roth Composite Machinery gehört laut Manfred Roth, Präsident des Familienunternehmens Roth Industries, im Segment Composite Technologien zu den Weltmarktführern. „Mit der Filament Winding Anlage zur Herstellung von Bauteilen für die Raumfahrt untermauern wir unseren Anspruch als Technologieführer“, betont der ­Firmenchef.

Bereits in den 1990er-Jahren lieferte Roth Composite Machinery Filament-Winding-Anlagen für die Herstellung von Leichtbauteilen für die Weltraumfahrt. Roth-Anlagen können mit einer Schienenlänge von fast 50 Metern Bauteile von über drei Meter Durchmesser und rund 20 Meter Länge herstellen. Auf diesen Anlagen lassen sich große Filament-Winding-Bauteile aus Carbon, wie für Rumpfstrukturen im Flugzeugbau oder Seitentriebwerke von Raketen mit einem Durchmesser zwischen drei und vier Metern und einer Länge von bis zu 18 Metern produzieren.

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