Die NASA ist zufrieden: Raketenantrieb aus dem 3D-Drucker produziert ordentlich Schub

Keine Frage: 3D-Drucker sind gerade total angesagt – und ehrlich gesagt auch ziemlich cool. Selbst wenn im Moment noch das meiste, was dreidimensional gedruckt wird, eher in die Abteilung „schräg & nerdig“ gehört, wird in der ganzen Welt eifrig mit den Geräten experimentiert und nach neuen Anwendungsbereichen gesucht.

Die NASA ist dabei ebenfalls mit von der Partie. War es vor kurzem noch ein 3D-Printer für Nahrungsmittel, der etwas Pizza-ähnliches produziert, hat sich die Forschungsabteilung der US-Weltraumbehörde nun an Größeres gewagt: Am 22. August wurde ein Raketenantrieb getestet, bei dem ein wesentliches Bauteil, der Injektor, aus dem 3D-Drucker stammte. Das Ergebnis? Fast 90 Kilonewton (kN) Schub. Zum Vergleich: Das ist ein bisschen mehr als eine F-15 bei Vollast erreicht.

Neuer Ansatz

Einen Raketenantrieb druckt man sich natürlich nicht mal eben mit jedem x-beliebigen 3D-Drucker. Die NASA hat zu diesem Zweck extra ein eigenes Modell entwickeln lassen, das die benötigten Teile schichtweise aus einer Nickel-Chrom-Legierung herstellt. Die Technik dahinter heißt selektives Laserschmelzen: Eine dünne Schicht der pulverisierten Legierung wird nach Bauplan per Laser geschmolzen und härtet dann aus. Das wird so lange wiederholt, bis das Bauteil komplett ist. Die Oberflächen der gedruckten Bauteile sind zwar etwas rauer als bei herkömmlicher Produktion, da diese Abweichungen aber bei allen Elementen konstant sind, kann das gesamte Design entsprechend angepasst werden.

Die NASA-Forscher sind jedenfalls äußerst zufrieden. Erste Testergebnisse deuten darauf hin, dass der Injektor eine Leistung hat, die ähnlich hoch ist, wie die der herkömmlich produzierten Pendants. Das nächste Ziel ist ein größerer Injektor, der noch mehr Schub erreichen kann. Auf lange Sicht will das Forscherteam die 3D-Produktion zudem auf andere Teile des Antriebs ausdehnen.

Das Ziel: günstiger und schneller

Mit dem Injektor haben sich die NASA-Forscher ein Bauteil ausgesucht, das praktisch die Schnittstelle zur Brennkammer bildet und deshalb hohe Temperaturen und enormen Druck aushalten muss. Normalerweise wird so ein Injektor aus einer Vielzahl von Bauteilen konstruiert: Vergleichbare Elemente, die die NASA früher getestet hat, bestanden aus insgesamt 115 Einzelteilen. Der neue Injektor aus dem 3D-Drucker kommt dagegen mit zwei Bauteilen aus. Damit kann doppelt Geld gespart werden, weil zum einen statt der vielen kleinen komplizierten Teile jetzt nur noch zwei große komplizierte Teile produziert werden müssen, die dann zum anderen viel einfacher zusammenzubauen sind.

Das reduziert die Kosten natürlich ganz enorm, und genau das ist die Absicht der NASA. Mithilfe des 3D-Drucks sollen kürzere Zyklen bei Entwicklung, Produktion und Testverfahren erreicht werden. Schließlich sind die goldenen Jahre der US-Raumfahrt längst vorbei. Nun regiert auch hier längst der Rotstift. Im Februar 2012 wurden daher unter anderem bereits die Marsmissionen mit der europäischen Raumfahrtbehörde ESA gestrichen.

Mit Blick auf den 3D-Druck zeigen die NASA-Experimente derweil, welches Potenzial in der Technologie steckt. Vielleicht werfen 3D-Printer nicht die gesamte Weltwirtschaft über den Haufen, aber auf jeden Fall ermöglichen sie, komplizierte Bauteile einfacher, schneller und kostengünstiger zu produzieren. Und das ist ja schon mal ein Riesenschritt.

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