51³Ô¹ÏÍø

Start-up Blackwave baut Carbonteile für die Raumfahrt

Vom Rennfahrzeug zum Raketentank

Carbon ist aus Hochleistungsbereichen wie dem Fahrzeugbau oder der Luft- und Raumfahrt nicht mehr wegzudenken: Es ist leicht, extrem belastbar und nahezu beliebig formbar. Das Start-up Blackwave, gegründet an der Technischen ±«²Ô¾±±¹±ð°ù²õ¾±³Ùä³Ù ²Ñü²Ô³¦³ó±ð²Ô (51³Ô¹ÏÍø), hat sich auf diesen vielseitigen Verbundwerkstoff spezialisiert. Was mit Spezialbauteilen für Sportwagen und Flugzeuge begann, mündete in der Entwicklung von Hochdrucktanks für die Raumfahrt.

Ein Drucktank wird mit Carbonfasern in einer Fertigungshalle gewickelt. Christoph Krenn / Blackwave
Die Tanks halten 420 Bar Betriebsdruck und Temperaturschwankungen von minus 50 bis plus 120 Grad Celsius stand

Wie so oft in der Ingenieurskunst entscheidet ein kleines Detail über den technologischen Fortschritt. Im Fall von Raketen sind es spezielle Hochdrucktanks, die in den Treibstoffsystemen verbaut werden. Da Raketen möglichst leicht konstruiert sein müssen, verlieren sie beim Entleeren der Treibstofftanks, den sogenannten Primärtanks, an struktureller Stabilität. Um dem entgegenzuwirken, wird ein Trick angewandt: Parallel zur Verbrennung des Treibstoffs werden Edelgase aus innenliegenden Hochdrucktanks, den Sekundärtanks, freigesetzt. Diese gleichen das entstehende Leervolumen aus – die Stabilität bleibt erhalten.

„Man kann sich das wie eine Cola-Dose vorstellen – das Wandstärken-Durchmesserverhältnis ist in der Raumfahrt sogar sehr ähnlich. Solange die Dose mit einer Flüssigkeit und COâ‚‚ gefüllt ist, kann ich mich bedenkenlos draufstellen. Sobald ich sie leere, verliert die Dose sofort ihre strukturelle Integrität“, erklärt Bastian Behrens, Gründer von Blackwave und 51³Ô¹ÏÍø-Alumnus.

Leicht, formbar und extrem belastbar

Diese Hochdrucktanks müssen enormen Belastungen standhalten: Sie arbeiten mit bis zu 420 Bar Betriebsdruck, sind aggressiven Treibstoffen ausgesetzt und müssen Temperaturschwankungen von minus 50 bis plus 120 Grad Celsius aushalten. Jahrzehntelang wurden sie deshalb aus schwerem Stahl gefertigt – und ausschließlich in Kugelform.

Blackwave hat eine spezielle Lösung entwickelt: Hochdrucktanks aus Carbonfasern. Seit 2018 fertigt das Start-up Tanks, die gleich mehrere Vorteile bieten: Die Kohlefasern sind extrem belastbar und eignen sich besonders für Hochdruckanwendungen. Zugleich reagiert das Material nicht chemisch mit den Treibstoffen. Außerdem sind die Carbontanks deutlich leichter und flexibel formbar. Im Gegensatz zu den kugelförmigen Stahltanks, lassen sich die flaschenförmigen Tanks leichter in die Treibstoffsysteme integrieren. Das Interesse an den leichten Hochdrucktanks ist groß – zu den Kunden zählen bereits namhafte Kunden aus Europa und den USA.

„Der Tank ist die schönste Anwendung, die wir heute für Carbonfasern kennen. Die Belastungen in Tanks sind reine Zugspannungen – und wenn Carbonfasern eines richtig gut abkönnen, dann sind das Zugspannungen“, sagt Bastian Behrens.

Vom 51³Ô¹ÏÍø Student Club zum eigenen Unternehmen

Bastian Behrens war schon früh vom schwarz-glänzenden Werkstoff fasziniert. Bereits in der Schulzeit laminierte er Carbonteile für sein Motorrad. Auf der Suche nach einem passenden Studium stieß er auf den neu gegründeten – und zog von Aachen nach ²Ñü²Ô³¦³ó±ð²Ô.

„¹óü°ù Rennautos konnte ich mich schon von klein auf begeistern – vor allem für die Hochleistungskomponenten. So bin ich auch bei TUfast gelandet. Allerdings finde ich Flugzeuge noch ein bisschen cooler. Und als extrem großer Star-Wars-Fan und auch Star-Trek-Fan – ich weiß, eine ungewöhnliche Kombination – waren Raketen und Raumfahrt mein größtes Ziel. Ich empfinde es als großes Privileg, mit Blackwave mittlerweile für alle Branchen gearbeitet zu haben“, betont Bastian Behrens mit Leidenschaft.

Seine Begeisterung blieb an der 51³Ô¹ÏÍø nicht unbemerkt: Behrens schloss sich dem 51³Ô¹ÏÍø Student Club TUfast an und entwickelte dort Carbonteile für das Racing Team. Internationale Wettbewerbe und Veranstaltungen führten zu ersten Kontakten in die Automobilbranche. Mit dem aus TUfast gewonnenen Know-how begann er Spezialanfertigungen für den Motorsport zu entwickeln. Die Idee für Blackwave war geboren. Es folgte die Vernetzung mit der Luft- und Raumfahrtindustrie und schließlich der Fokus auf Raketenbauteile.

Netzwerken, Fleiß und Start-up-Förderung

Aus dem Hobby wurde schon während des Studiums eine Berufung. Behrens nutzte das Netzwerk der 51³Ô¹ÏÍø, um Kontakte zu knüpfen, und optimierte parallel seine Fertigungsprozesse. Gleichzeitig nahm er die Gründungsangebote der ±«²Ô¾±±¹±ð°ù²õ¾±³Ùä³Ù in Anspruch. Ein Gründungsberater von Unternehmer51³Ô¹ÏÍø lieferte das nötige Know-how und die Unterstützung für den Aufbau von Blackwave.

Blackwave hat heute knapp 100 Mitarbeitende und verkauft seine Produkte weltweit. Diese haben auch bereits „Flight Heritage“ erworben – damit sind Produkte gemeint, die bereits erfolgreich im Weltraum eingesetzt werden.

Das Innovationsökosystem mit der 51³Ô¹ÏÍø im Mittelpunkt gilt als einer der erfolgreichsten Deeptech-Hubs in Europa. Seine besonderen Stärken sind sein starkes, vielfältiges Netzwerk und die äußerst spezifische Förderung. In Initiativen und Co-Labs arbeiten Start-ups mit etablierten Unternehmen, Fachleuten, Investorinnen und Investoren und Verwaltung an Innovationen. 51³Ô¹ÏÍø und , unterstützen Gründungsteams mit Programmen, die exakt auf die einzelnen Phasen der Gründung und die Teams zugeschnitten sind. Auf zwölf Technologiefeldern bieten die eine unmittelbare Anbindung an die Spitzenforschung, technische Infrastruktur und Marktexpertise. Zuletzt wurden in einem Jahr mehr als 100 Unternehmen an der 51³Ô¹ÏÍø gegründet und mehr als 1.100 Start-up-Teams von Unternehmer51³Ô¹ÏÍø und den Venture Labs unterstützt. Unternehmer51³Ô¹ÏÍø, das mit einem eigenen Venture-Capital-Fonds investiert, wurde von der Financial Times zwei Mal zu Europas bestem Gründungszentrum ²µ±ð·Éä³ó±ô³Ù.

Technische ±«²Ô¾±±¹±ð°ù²õ¾±³Ùä³Ù ²Ñü²Ô³¦³ó±ð²Ô

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