NASA will den Einsatz von 3D-Metalldruck in der Raumfahrt vorantreiben

Es ist allgemein bekannt, dass die additive Fertigung hier auf der Erde äußerst nützlich ist, aber wie sieht es im Weltraum aus? Schon seit einiger Zeit gilt der 3D-Druck als eine der führenden Technologien für Anwendungen in der Weltraumforschung. Und das hat sich vor kurzem erneut bestätigt. Die NASA hat angekündigt, dass sich eines ihrer beiden neuen Space Technology Research Institutes (STRIs) ausschließlich dem Verständnis und der schnellen Zertifizierung von Metallteilen widmen wird, die mit additiven Fertigungstechnologien hergestellt wurden.

Der NASA ist der Einsatz von 3D-Drucktechnologien sicherlich nicht fremd. Die Behörde ist ein langjähriger Anwender von AM und testet deren Fähigkeiten für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter die Herstellung von Raketenteilen, 3D-gedruckte Lebensmittel auf der ISS und sogar die Möglichkeit der Konstruktion auf außerirdischen Körpern. Diese Ankündigung zeigt jedoch noch deutlicher, dass das Unternehmen sich der Integration neuer und innovativer Technologien wie dem 3D-Druck verschrieben hat, um seine langfristigen Explorationsziele zu verwirklichen. Jedes Institut wird von Teams an US-Universitäten geleitet werden, um „multidisziplinäre Forschungs- und Technologieentwicklungsprogramme zu erstellen, die für die Zukunft der NASA entscheidend sind“. Für diese Arbeit erhalten sie jeweils bis zu 15 Millionen Dollar über fünf Jahre.

Eines der STRIs wird sich mit dem Verständnis und der Zertifizierung von 3D-gedruckten Metallteilen für die Raumfahrt befassen (Bild: NASA)

Jim Reuter, stellvertretender Administrator für das Space Technology Mission Directorate der NASA in Washington, erklärte weiter: „Wir sind begeistert, dass wir auf das Fachwissen dieser universitätsübergreifenden Teams zurückgreifen können, um Technologien für einige unserer dringendsten Bedürfnisse zu entwickeln. Ihre Arbeit wird die Wissenschaft der nächsten Generation bei der Erforschung unseres Heimatplaneten ermöglichen und die Verwendung von 3D-gedruckten Metallteilen für die Raumfahrt durch modernste Modellierung erweitern“.

Was können wir vom Institut für modellgestützte Qualifizierung und Zertifizierung der additiven Fertigung erwarten?

Aber wie genau wird AM untersucht werden? Es handelt sich um das Institute for Model-Based Qualification & Certification of Additive Manufacturing (IMQCAM), das gemeinsam von der Carnegie Mellon University in Pittsburgh und der Johns Hopkins University in Baltimore geleitet wird. Wie der Name schon sagt, sollen die Computermodelle von 3D-gedruckten Metallteilen verbessert werden, um die Anwendungen in der Raumfahrt zu erweitern und die Qualifizierung und Zertifizierung der Teile zu verbessern. Dazu werden digitale Zwillinge verwendet, die den Ingenieuren helfen, die Fähigkeiten und Grenzen der Teile zu verstehen, z. B. wie viel Belastung die Teile aushalten können, bevor sie brechen.

Diese hochpräzisen Vorhersagen der Eigenschaften von 3D-gedruckten Metallteilen werden entscheidend sein, wenn es darum geht, etwas über die Eigenschaften der Teile zu erfahren, bevor sie überhaupt hergestellt werden und sind somit ein wichtiger Bestandteil der späteren Zertifizierung. Darüber hinaus werden diese digitalen Zwillinge aus Materialien für die Raumfahrt hergestellt, die bereits häufig für den 3D-Druck verwendet werden, wie z. B. die von der NASA entwickelte Kupfer-Chrom-Niob-Legierung GRCop-42. Die Wissenschaftler werden diese Modelle auch zur Bewertung und Modellierung neuer Materialien für Raumfahrtanwendungen verwenden können.

Tony Rollett von der Carnegie Mellon University wird als einer der Co-Direktoren des Projekts fungieren (Bild: Carnegie Mellon University)

„Die innere Struktur dieser Art von Teilen unterscheidet sich deutlich von allen anderen Verfahren“, erklärte Tony Rollett, Leiter des Instituts und US Steel-Professor für Metallurgietechnik und Werkstoffkunde an der Carnegie Mellon University. „Das Institut wird sich darauf konzentrieren, die Modelle zu entwickeln, die die NASA und andere in der Industrie benötigen, um diese Teile täglich zu verwenden“. In Anbetracht der Tatsache, dass die Zertifizierung und Qualifizierung häufig als eines der größten Hindernisse für den Einsatz der additiven Fertigung für Endverbrauchsteile in sicherheitskritischen Sektoren wie der Luft- und Raumfahrt genannt wird, könnte dies einen großen Beitrag zur Förderung des Einsatzes für eine Vielzahl von Anwendungen leisten. Weitere Informationen über IMQCAM finden Sie in der Pressemitteilung der NASA HIER.

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*Titelbildnachweis: NASA