Im Herbst 2023 testete die NASA im Heißfeuerverfahren eine 3D-gedruckte Raketentriebwerksdüse aus Aluminium. Aluminium wird normalerweise nicht für den 3D-Druck verwendet, da es bei dem Verfahren Risse bekommt und sein niedriger Schmelzpunkt es zu einem anspruchsvollen Material für Raketentriebwerke macht. Dennoch war der Test ein Erfolg.
Der Druck von Triebwerksteilen aus Aluminium könnte bei zukünftigen Raumfahrzeugen viel Zeit, Geld und Gewicht einsparen. Elementum 3D Inc., ein Partner des Projekts, macht diese Vorteile nun der kommerziellen Raumfahrtindustrie und anderen Branchen zugänglich.
Der Heißbrandtest war der Höhepunkt einer Beziehung zwischen der NASA und Elementum, die kurz nach der Gründung des Unternehmens im Jahr 2014 begann, um mehr Materialien für den 3D-Druck verfügbar zu machen. Das in Erie, Colorado, ansässige Unternehmen versetzt Metalllegierungen mit Partikeln anderer Materialien, um ihre Eigenschaften zu verändern und sie für die additive Fertigung zugänglich zu machen. Dies wurde zur Grundlage des Reactive Additive Manufacturing (RAM)-Prozesses von Elementum.
Die NASA übernahm die Technologie und qualifizierte die RAM-Version einer gängigen Aluminiumlegierung für den 3D-Druck. Anschließend vergab die Agentur Mittel für den Druck des experimentellen Broadsword-Raketentriebwerks und demonstrierte damit die Machbarkeit des Konzepts.
Eine aus der Aluminiumlegierung A6061 RAM2 von Elementum 3D gedruckte Raketentriebwerksdüse wird im Marshall Space Flight Center einem Heißbrandtest unterzogen. Bildnachweis: NASA
In der Zwischenzeit arbeitete ein Team im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, daran, eine neue Technologie anzupassen, um größere Motoren zu drucken. Im Jahr 2021 vergab Marshall eine Ausschreibung für eine Zusammenarbeit an Elementum 3D, um eine Aluminiumlegierung für den Druck zu modifizieren. Das Projekt wurde zum Projekt „Reaktive additive Fertigung für die vierte industrielle Revolution“.
Das Projekt machte außerdem eine häufig verwendete Aluminiumlegierung für den 3D-Druck im großen Maßstab verfügbar. Sie wird bereits in großen Satellitenkomponenten verwendet und könnte in Mikrochip-Herstellungsanlagen, Formel-1-Rennwagenteilen und vielem mehr eingesetzt werden.
Die für das Broadsword-Triebwerk modifizierte Legierung findet sich bereits in Bremsscheiben und Beleuchtungskörpern wieder. Diese verschiedenen Anwendungen veranschaulichen die Möglichkeiten, die sich aus der Zusammenarbeit und Investition der NASA in die Industrie ergeben.