Eines der Hauptmerkmale der gegenwärtigen Raumfahrtepochen ist, wie neue Technologien und Prozesse die Kosten für den Transport von Crews und Nutzlasten ins All senken. Ein Beispiel hierfür ist die NASA, die kürzlich eine aus Aluminium gefertigte Raketenmotor-Düse mit ihrem neuen Verfahren „Reactive Additive Manufacturing for the Fourth Industrial Revolution (RAMFIRE)“ hergestellt und getestet hat. Das berichtet die NASA in einer Pressemitteilung und in einem Youtube-Video, welches am Ende der Seite verlinkt ist.
Die additive Fertigung, allgemein bekannt als 3D-Druck, hat die Herstellungsverfahren grundlegend verändert. Anders als bei traditionellen Produktionsmethoden entsteht beim 3D-Druck kaum Abfall. Dieser Produktionsprozess ist im Vergleich zu herkömmlichen Methoden schnell, kostengünstig und effizient. Insbesondere die Luft- und Raumfahrtindustrie hat in den letzten Jahren von dieser Technologie profitiert.
Die Aluminium-Düse wurde in Zusammenarbeit mit dem 3D-Druck-Unternehmen Elementum 3D entwickelt, die sich auf die Forschung und Entwicklung von Metallegierungen im Bereich additive Fertigung spezialisiert hat. Durch die Partnerschaft mit der NASA entstand eine schweißbare Aluminiumvariante, bekannt als A6061-RAM2.
RAMFIRE-Prozess
Traditionell benötigte eine Raketen-Düse tausende einzeln verbundene Teile. Das machte Aluminium wegen seiner geringen Hitzebeständigkeit und seiner Neigung zum Rissbildung beim Schweißen unpraktisch. Mit dem RAMFIRE-Prozess wird dieses Problem jedoch umgangen, da die Aluminiumkomponenten als ein einzelnes Stück produziert werden.
Ein weiterer Vorteil der Düsen ist ihre Konstruktion mit kleinen internen Kanälen, die die Düse kühl halten und ein Schmelzen verhindern. Dieses 3D-Druckverfahren wurde von RPM Innovations entwickelt, einem auf Directed Energy Deposition (DED) spezialisierten Unternehmen.
Erst diesen Sommer wurden zwei RAMFIRE-Düsen in Huntsville, Alabama, erfolgreich getestet. Sie funktionierten einwandfrei unter Verwendung von flüssigem Sauerstoff und flüssigem Wasserstoff sowie anderen Treibstoffkonfigurationen. In einer NASA-Pressemitteilung äußerte sich Paul Gradl, der leitende Ermittler von RAMFIRE bei der NASA Marshall:
„Partnerschaften mit spezialisierten Herstellern helfen, die Versorgungsbasis zu erweitern und die additive Fertigung sowohl für NASA-Missionen als auch für die breitere kommerzielle Luft- und Raumfahrtindustrie zugänglicher zu machen.“
Zusätzlich zur Entwicklung der Düsen hat RAMFIRE auch eine 91 cm große Aerospike-Düse hergestellt, die für kryogene Treibstoffanwendungen verwendet wird. Diese Innovationen sind entscheidend für das NASA-Programm „Moon to Mars“.
Durch die Herstellung von leichten Raketenkomponenten, die höheren strukturellen Belastungen und extremen Temperaturen standhalten, ist die NASA ihrem Ziel, zur Erde zurückzukehren, einen Schritt nähergekommen.
Video
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