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3D-CAD-Software Von der Uni in den Orbit

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Mit einer eigenen Idee durchstarten: Drei Studenten der TU München haben den Schritt gewagt. Schnell wurde der Markt auf ihren Raketentriebwerk aufmerksam und die Drei wurden schlagartig zu Unternehmern. Unterstützung erhielten sie u.a. von Coffee und dem Solidworks-Startup-Programm.

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Beim Start-up Isar Aerospace Technologies arbeitet man an Systemen, die deutlich weniger Stickoxide und CO2 ausstoßen als die bisherigen, konventionellen Raletenantriebe. Ab 2021 bietet das Unternehmen komplette Startservices für Satelliten.
Beim Start-up Isar Aerospace Technologies arbeitet man an Systemen, die deutlich weniger Stickoxide und CO2 ausstoßen als die bisherigen, konventionellen Raletenantriebe. Ab 2021 bietet das Unternehmen komplette Startservices für Satelliten.
(Bild: Isar Aerospace)

Ein unscheinbares Grossraumbüro mit Wohlfühlcharakter, vielen Bücher, Computern und unkonventionellem Arbeitsklima mitten im Herzen der Grossstadt München. Hier entstehen die revolutionären Trägerraketen von Isar Aerospace Technologies. Die drei Gründer Daniel Metzler, Markus Brandl und Josef Fleischmann haben sich an der Technischen Universität in München in der wissenschaftlichen Arbeitsgemeinschaft für Raketentechnik und Raumfahrt (warr.de) kennengelernt und zusammen sehr erfolgreiche Projekte gestemmt.

Schnell wurde der kommerzielle Markt auf die Elite-Studenten und deren revolutionären Raketentriebwerke aufmerksam, die Drei wurden zu Unternehmern: Innerhalb von 9 Monaten hat sich das dreiköpfige Gründerteam zu einem Unternehmen von 20 Mitarbeitern gemausert. Zum Team gehören Studenten und junge Entwicklungsingenieure, die ein verblüffendes Tempo an den Tag legen.

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Nachhaltige Raketenantriebe made in Germany

Der Fokus liegt bei der Entwicklung der Raketen mit einer Nutzlast von bis zu 1.000 kg auf den Antrieben, welche die Rakete von 0 auf 28.000 km/h innerhalb von 8 Minuten beschleunigen und ins All aufsteigen lassen. Während die USA und Russland immer noch klassisch auf Kerosin als Treibstoff ihrer Raketen setzen, ist Isar Aerospace bereits einen Schritt weiter. Die Entwicklung steht im Zeichen der Zeit, denn die Ingenieure arbeiten an Systemen, die deutlich weniger Stickoxide und CO2 ausstossen als die bisherigen, konventionellen Antriebe. Das Ziel ist, Satelliten nachhaltig in den Orbit zu bringen, sodass die Raumfahrt auch in 50 Jahren noch bestehen kann.

Auch in Sachen Fertigungstechnik ist Isar Aerospace fortschrittlich und setzt ganz auf additive Manufacturing und generatives Design. Die 3D-Druck-Techniken ermöglichen ganz neue Formen und Machbarkeiten und können über direktem Weg aus der 3D-CAD-Software gefertigt werden. Hochtemperaturbeständige, nickelbasierte Legierungen sorgen für qualitativ hochwertige und langlebige Beständigkeit.

Routiniert in Solidworks konstruieren

Die 3D-CAD-Modelle entstehen bei Isar Aerospace mit den Softwarelösungen von Solidworks. Der Workflow ist klassisch und routiniert. Lucrezia Veggi, Luft- und Raumfahrt Ingenieurin erläutert: „Komponenten werden in Solidworks importiert oder direkt modelliert. Anschliessend werden die Bauteile einer FEM-Analyse mit Solidworks Simulation unterzogen und ggf. in mehreren Integrationen zum endgültigen Bauteil geformt.“

Die Einzelteile werden dann zwecks Kollisionsprüfung in eine Baugruppe gefügt und letztendlich zur 2D-Zeichnung gebracht oder direkt als Neutralformat an den 3D-Drucker übergeben. All das geschieht in einer Software und macht Neuentwicklungen besonders schnell. Das Team arbeitet Hand in Hand.

Unterstützung für Start-ups

Die Kosten für ein 3D-CAD-System sind für ein junges Start-up nicht unerheblich. Es musste also eine kostengünstige und schnelle CAD-Lösung für Isar Aerospace gefunden werden. Nach kurzen Recherchen im Internet stiessen die Gründer auf das Solidworks-Entrepreneur-Programm, ein Förderprogramm speziell für Start-ups. Bereits an der technischen Universität München standen den ehemaligen Studenten Solidworks-Education-Lizenzen zur Verfügung und bereits vorgeschult fiel die Entscheidung endgültig auf eine Bewerbung um einen Solidworks-Förderplatz. Hierbei hat das Team vom Solidworks-Reseller Coffee GmbH unterstützt. Nach Ausarbeitung des Bedarfs wurde die Online-Bewerbung bei Solidworks eingereicht und binnen 24 Stunden genehmigt. Coffee schnürte aus einem Pool von zehn Solidworks-Produkten ein Paket aus 3D-CAD, Simulation, Flow Simulation, Composer und Visualize.

Das Programm beinhaltet nicht nur die Software an sich, sondern bietet auch Unterstützung im Bereich Schulung, Trouble Shooting und Marketing. „Ohne die Unterstützung von Solidworks wäre Isar Aerospace nicht da, wo wir heute sind. Die Entwicklung hätte sich extrem verzögert“, sagt Daniel Metzler nicht ohne Stolz, „Wir konnten unsere Ressourcen dank Solidworks direkt in Hardware umsetzen, Bauteile produzieren lassen und ein Testcenter aufbauen.“

Hilfe für Startups

Soldiworks sponsert Hardware-Startups in der Anfangsphase, die eine Finanzierung von weniger als 1 Mio. USD und einen Laufzeitertrag von weniger als 1 Mio. USD haben und ihr eigenes physisches Produkt verkaufen. Dabei berücksichtigt Solidworks das oftmals knappe Budget und fehlende Personal. Mit besonderen Schulungen, Co-Marketing-Ressourcen und der Solidworks-Software zu Sonder-Konditionen haben Start-ups beste Voraussetzungen, um aus ihrer Idee ein Produkt zu entwickeln. Solidworks akzeptiert keine Servicefirmen oder Berater.

Weitere Infos dazu finden Sie hier.

Eigene Testanlage für die Raketenantriebe

Auf dem eigenen Testgelände nahe München wurden bereits eine Vielzahl an Subsystem-Tests erfolgreich abgeschlossen. Hochkonzentriert arbeiten die Mitarbeiter von Isar Aerospace in der Kommandozentrale, einer umfunktionierten Bauernstube, in einem altehrwürdigen Bauernhaus, an den Vorbereitungen für den Testversuch von Triebwerkskomponenten. Es hat fast etwas Skurriles - dieser traditionelle Bauernhof im idyllischen Niederbayern und der hochtechnologische Teststand für Raketenantriebe direkt davor. Dabei ist die die Lage des Teststandes nicht zufällig gewählt. „Die Abgeschiedenheit erfüllt perfekt die Sicherheitsauflagen“, so Daniel Metzler. „Wir können hier in Ruhe testen ohne jemanden zu gefährden.“

Konstruiert in Solidworks

Die Testanlage selbst wurde von Teammitglied Felix Kühne, dem leitenden Teststand-Ingenieur, komplett in Solidworks ausgelegt und konstruiert. „Vom Aufstellungsplan über Baugruppen der Test-Abschnitte bis hin zu Einzelteilen entstand alles in Solidworks,“ berichtet Felix Kühne. Perfekt durchgeplant steht dem Test nichts mehr im Weg.

Streng nach Checkliste und Protokoll wird Schritt für Schritt die Anlage via PC in Gang gebracht. Jeder Arbeitsschritt wird an den vier Monitoren in der Software überwacht. Zusätzlich laufen Überwachungskameras aus allen Perspektiven mit. Aus allen Rohren strömen mittlerweile weisse Wolken des Stick- und Sauerstofftanks. Bevor die Anlage in die heisse Phase geht, wird alles heruntergekühlt. Die Spannung steigt, aber das Team bleibt überraschend entspannt. Wird sich die Arbeit der letzten Monate bezahlt machen?

Felix Kühne: „Sequenz Start!“ - Ein gewaltiger Abgasstrahl schlägt mit einem lauten Knall aus dem Prüfstand heraus. Das Zeichen für einen erfolgreichen Test? Ohne die Coolness zu verlieren, geht es weiter nach Checkliste bis die Anlage wieder sicher heruntergefahren ist. Alle sind professionell gelassen. „Unachtsamkeit können wir uns nicht leisten,“ erklärt Daniel Metzler auf Grund der unerwartet ruhigen Reaktion während des Tests. „Die Anlage ist gefährlich! Wir müssen professionell nüchtern bleiben, damit keiner verletzt wird.“

Einmal Orbit, bitte!

Das Team hat grosse Pläne für die Zukunft „Wir bieten ab 2021 unseren Kunden komplette Startservices für Satelliten an,“ führt Daniel Metzler die Pläne weiter aus. „Unsere Kunden geben uns ihre Satelliten und wir befördern diese in den gewünschten Orbit.“ Launch Services für Satellitenkonstellationen - ein absolut sicheres Konzept, denn GPS, Internet und TV werden immer weiter ausgebaut und die Welt vernetzt.

Bei der Vermarktung des Geschäftsmodells kommt Solidworks Visualize zum Einsatz. Fotorealistisch werden fertige Baugruppen aus Solidworks heraus gerendert, bevor die Baugruppe überhaupt gebaut wurde. Ein unschlagbares Argument gegenüber Investoren und Kunden. Für die nächsten zwei Jahre hat sich das Geschäftsführer-Trio ambitionierte Ziele gesetzt. Die Coffee GmbH und Solidworks sind mit dabei und werden den Weg von Isar Aerospace zum grössten privaten europäischen Raumfahrtunternehmen begleiten.

Dieser Beirag stammt von unserem Partnerportal konstruktionspraxis.vogel.de

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