NASA erprobt 3D-Druck für Raketentriebwerke

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Hitzetest der mithilfe 3D-Druck-Technik hergestellten Einspritzdüse im NASA Glenn Research Center’s Rocket Combustion Laboratory in Cleveland. (Image Credit: NASA Glenn Research Center)

Cleveland/Sacramento – Die US-Weltraumbehörde NASA hat eigenen Angaben zufolge den ersten erfolgreichen Test eines Teils eines Raketentriebwerks absolviert, das vollständig per 3D-Druck produziert worden ist. Die spezielle technisch hochkomplexe Einspritzdüse, deren Aufgabe es ist, flüssigen Wasserstoff und Sauerstoff in die Verbrennungskammer des Triebwerks zu leiten, konnte dank der neuartigen Methode wesentlich schneller und kostengünstiger hergestellt werden als bisher: Statt einem Jahr konnte die Produktionszeit auf lediglich vier Monate reduziert werden, der Herstellungspreis konnte sogar um 70 Prozent gesenkt werden.

«Aufgrund der Tatsache, dass die Abmessungen dieses Teils sehr exakt sein müssen, rechnen wir im Fall solcher Einspritzdüsen in der Regel mit einer Produktionszeit von einem Jahr», erklärt die NASA die enorme Bedeutung des aktuellen technischen Durchbruchs. «Wir haben erkannt, dass alternative zusätzliche Produktionsverfahren nicht nur auf der Erde, sondern auch im Weltraum ein regelrechter ‹Game-Changer› sein können», zitiert BBC News Michael Gazarik, leitender Mitarbeiter im Bereich Weltraumtechnologie bei der US-Behörde. «Durch die signifikante Reduktion von Produktionszeit und -kosten, die mithilfe des 3D-Drucks erzielt werden kann, ergeben sich völlig neue Möglichkeiten für Missionen», betont der Experte.

Kooperation mit US-Spezialisten
Um das Potenzial des dreidimensionalen Druckverfahrens für die Produktion von Triebwerksteilen in der Praxis zu erforschen, hat sich die NASA mit dem kalifornischen Spezialisten Aerojet Rocketdyne zusammengetan. Dort wurde auch die nun erfolgreich getestete Einspritzdüse hergestellt. Diese wurde mittels einer Technik namens «Selective Laser Melting» (SLM) realisiert. Dabei wird ein am Computer entworfenes Objekt penibel genau von einem hochenergetischen Laserstrahl aus einer Reihe von hauchdünnen Schichten metallischer Pulver «herausgeschnitten». Diese werden durch Schmelzprozesse so lange verbunden bzw. getrennt, bis die gewünschte Form entsteht.

«Dieses Projekt verbindet neue zusätzliche Design- und Analyse-Tools sowie Produktionsverfahren, um Triebwerksbauteile mit spezifischen Leistungsmerkmalen herzustellen. Damit soll der Weg für die Implementierung solcher Methoden bei der Herstellung von Antriebstechnologien geebnet werden», betont Jeff Haynes, Abteilungsleiter im Bereich Additive Manufacturing bei Aerojet Rocketdyne. Der erfolgreiche Abschluss des Testlaufs sei ein «deutlicher Fortschritt» auf dem Weg, dieses Ziel zu erreichen.

Trend erkannt
Die Entwicklung von 3D-Druckverfahren schreitet rasend schnell voran. Erst unlängst haben beispielsweise Forscher der North Carolina State University eine futuristische Technik präsentiert, mit der sich flexible Objekte aus flüssigem Metall herzustellen lassen (pressetext berichtete). Auch grosse finanzstarke Organisationen wie die NASA haben diesen Trend erkannt und versuchen, die Möglichkeiten des neuartigen Produktionsverfahrens zu nutzen. Die Kooperation mit Aerojet Rocketdyne ist aber nur ein Beispiel für konkrete Anwendungen des 3D-Drucks. So arbeitet die US-Behörde etwa auch mit Forschern der Washington State University zusammen, um die Möglichkeit zu klären, bestimmte Objekte per 3D-Druck aus Pulver herzustellen, das aus Mondgestein gewonnen wird. (pte/mc/ps)

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