29.08.2013, 12:22 Uhr | 0 |

Günstige Raketentriebwerke NASA testet Einspritzer aus 3D-Drucker

Die US-Weltraumbehörde NASA hat im Marshall Space Flight Center in Alabama einen Einspritzer für ein Raketentriebwerk getestet, der mit Hilfe eines 3D-Druckers gefertigt worden ist. Die Komponente hielt im „Hot-Fire“-Test erstmals einer Rekord-Schubkraft von 89 000 Newton stand und stärkt damit das Vertrauen der Ingenieure in den 3D-Druck. Mit diesem verspricht sich die NASA, zukünftig Kosten zu sparen.

NASA-Ingenieure während der Vorbereitung auf den Praxis-Test.
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NASA-Ingenieure während der Vorbereitung auf den Praxis-Test. Sie erforschen schon seit längerem Triebwerks-Komponenten aus dem 3D-Drucker und haben ein klares Ziel vor Augen: die Entwickelung kostengünstiger Komponenten, die trotzdem so robust sind wie herkömmlich gefertigte Teile. 

Foto: NASA

Die USA gelten dank der NASA als eine der wichtigsten Nationen im Bereich der Raumfahrt. Trotzdem muss die US-Weltraumbehörde seit Jahren mit sinkenden Budgets auskommen. Ein Umstand, der die Kreativität der Ingenieure anheizt: Sie forschen derzeit an einem Einspritzer, der gasförmigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff in die Brennkammer leitet und dabei die notwendige Schubkraft erzeugt, um eine Rakete ins Weltall zu schicken. Die Besonderheit: Das Bauteil wird von einem 3D-Drucker hergestellt. Und diese Technik ist, sobald ausgereift, sehr günstig. 

3D-Drucker arbeitet nach Prinzip des selektiven Laserschmelzens

Das Unternehmen Directed Manufacturing Inc. aus Texas hat den Einspritzer im Auftrag der NASA mit Hilfe des selektiven Laserschmelzens gefertigt. Bei diesem generativen Fertigungsverfahren bringt der 3D-Drucker eine pulverförmige Nickel-Chrom-Legierung in einer dünnen Schicht auf eine Grundplatte auf. Sie wird mit einem Laserstrahl entsprechend der Design-Vorgabe des Bauteils punktuell zum Schmelzen gebracht und erstarrt zu einer festen Materialschicht. Anschließend senkt sich die Platte um den Betrag einer Schichtdicke ab. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis sich die Schichten zur vollständigen Komponente getürmt haben. 

Bauteile von 115 auf zwei reduziert 

Der so genannte Hot-fire-Test, bei dem Experten das Triebwerk auf volle Leistung bringen, war ein Erfolg. Denn im Vergleich zu vorherigen Einspritzern aus 3D-Druckern erzeugte die neue Version mit 89 000 Newton die rund zehnfache Schubkraft, erklärt NASA-Manager Chris Singer: „Dieser erfolgreiche Test eines Raketen-Einspritzers aus einem 3D-Drucker bringt die NASA dem Ziel einen großen Schritt näher, zukünftig mit dieser innovativen Technologie die Kosten für Hardware zu senken.“ Dabei spiele auch die Anzahl der Bauteile eine Rolle, welche die Experten bereits von 115 auf zwei reduzieren konnten. 

Zwar handelt es sich bei dem aktuell getesteten Einspritzer um eine Version, die in relativ kleinen Raketen verwendet wird. Doch dank des vergleichbaren Aufbaus ließen sich laut NASA zukünftig auch große Triebwerke mit Einspritzern aus dem 3D-Drucker ausstatten; beispielsweise das RS-25, ein Triebwerk, das bei einer bemannten Mission zum Mars zum Einsatz kommen könnte. 

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Von Patrick Schroeder
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