Blackwave fertigt Hochdrucktanks und weitere Strukturen aus Carbonfasern, die in Treibstoffsystemen der Raumfahrt eingesetzt werden. Der Verbundwerkstoff ist leicht, formbar und mechanisch belastbar und erfüllt damit Anforderungen, die beim Betrieb von Raketen auftreten. Die Tanks dienen als Sekundärbehälter, die das Verhalten der Primärtanks unterstützen und dabei starken thermischen und chemischen Belastungen standhalten müssen.
Die Entwicklung der Tanks aus Carbonfasern basiert auf Fertigungserfahrungen aus dem Motorsport und der Luftfahrt. Ergänzend setzt das Unternehmen Verfahren wie Sheet Molding Compound, Prepreg Compression Molding und Out-of-Autoclave-Prozesse ein, um unterschiedliche Strukturen mit reproduzierbaren Eigenschaften und industrieller Fertigungstiefe herzustellen. Diese Kombination bildet die Grundlage für die Anwendung in Raketen und Satelliten.
Carbonfasern in Hochdrucktanks der Raumfahrt
Hochdrucktanks erfüllen eine zentrale Funktion im Treibstoffsystem von Raketen. Während sich Primärtanks entleeren und dadurch an struktureller Stabilität verlieren, wird aus innenliegenden Sekundärtanks Edelgas freigesetzt. Dieses Gas stabilisiert das Leervolumen und hält die Struktur während des Betriebs aufrecht. Carbonfasern eignen sich für diese Tanks, da sie hohe Zugspannungen aufnehmen und nicht mit den eingesetzten Treibstoffen reagieren.
Die von Blackwave produzierten Tanks widerstehen Betriebsdrücken von bis zu 420 Bar und Temperaturbereichen von minus 50 bis plus 120 Grad Celsius. Im Unterschied zu früher verwendeten kugelförmigen Stahltanks ermöglicht der Einsatz von Carbonfasern flaschenförmige Geometrien, die sich leichter in Treibstoffsysteme integrieren lassen. Das geringere Gewicht und die Formvielfalt tragen dazu bei, die Tanks an bauliche Vorgaben und verfügbare Einbauräume anzupassen.
Fertigungsverfahren für Strukturen aus Carbonfasern
Die Bauteile und Tanks entstehen in Prozessen, die auf Carbonfasern und faserverstärkte Verbundwerkstoffe ausgerichtet sind. Sheet Molding Compound ermöglicht komplexe Formen und eignet sich für größere Produktionsmengen. Prepreg Compression Molding verwendet vorimprägnierte Faserlagen, wodurch mechanische Eigenschaften präzise steuerbar sind und Bauteilvariabilität reduziert wird. Out-of-Autoclave-Verfahren erlauben die Herstellung von Verbundstrukturen ohne Autoklav und erfüllen gleichzeitig die Qualitätsanforderungen der Raumfahrt.
Diese Herstellungsverfahren werden für unterschiedliche Anwendungen genutzt, die von Startsystemen bis zu Satelliten reichen. Die Eigenschaften der Carbonfasern werden dabei eingesetzt, um Strukturen zu fertigen, die je nach Einsatzstelle spezifische Anforderungen an Form, Gewicht und Belastbarkeit erfüllen. Dadurch entsteht ein Spektrum an Bauteilen, das über die Hochdrucktanks hinausreicht.
Entwicklung der Carbonfaserarbeit im Motorsportumfeld
Der Einsatz von Carbonfasern hat für Gründer Bastian Behrens im Motorsport begonnen. Während seiner Schulzeit fertigte er Carbonteile für sein Motorrad. An der TUM arbeitete er im Student Club TUfast an Carbonkomponenten für Rennfahrzeuge und nahm an internationalen Wettbewerben teil. Diese Projekte führten zu frühen Kontakten in die Automobilbranche und zu ersten industriellen Anwendungen von Carbonfasern.
Aus den Erfahrungen im Rennfahrzeugbau entwickelten sich Bauteile für Flugzeuge, die wiederum den Übergang zu Raumfahrtanwendungen ermöglichten. Die Arbeit an Carbonfasern vermittelte ein Verständnis für den Werkstoff und dessen Verhalten bei hohen Belastungen, das später für die Entwicklung von Tanks und weiteren Strukturen genutzt wurde. Die Verbindung der unterschiedlichen Anwendungsfelder trug dazu bei, die Materialeigenschaften in verschiedenen technischen Umgebungen einzusetzen.
Rolle der TUM und Gründungsstrukturen beim Unternehmensaufbau
Die Gründung von Blackwave wurde durch das Umfeld der TUM unterstützt. Der Lehrstuhl für Carbon Composites bot Zugang zu Werkstoffwissen, während der Student Club praktische Anwendungen für Carbonfasern bereitstellte. Beratungsangebote von UnternehmerTUM halfen dabei, Fertigungsprozesse zu strukturieren und das Unternehmen aufzubauen. Diese Verbindung von akademischem Umfeld und praktischer Umsetzung erleichterte den Einstieg in industrielle Anwendungen der Carbonfasern.
Durch die Kombination aus Forschungsumfeld und projektnaher Arbeit entwickelten sich Strukturen, die auf Anforderungen aus Luft- und Raumfahrt übertragbar waren. Die Gründungsunterstützung und die vorhandenen Netzwerke wirkten sich auf den Übergang von studentischen Projekten zu professionellen Fertigungsprozessen aus und ebneten den Weg für den Einsatz der Carbonfasern in der Raumfahrt.
Internationale Nutzung von Carbonfaserstrukturen
Seit 2018 produziert Blackwave Tanks und Strukturen aus Carbonfasern für verschiedene internationale Kunden. Das Unternehmen beschäftigt heute knapp 100 Mitarbeitende und liefert Komponenten, die bereits über „Flight Heritage“ verfügen, also im Weltraum eingesetzt wurden. Die Kombination aus Werkstoff, Fertigungsprozessen und Anwendungserfahrung ermöglicht den Einsatz der Bauteile in unterschiedlichen Raumfahrtprogrammen.