Die NASA plant, zwei neue Institute zu gründen, um Technologien in kritischen Bereichen für die Ingenieur- und Klimaforschung zu entwickeln. Eines der Institute wird sich auf den 3D-Druck und die Quantensensorik zur Unterstützung der Klimaforschung konzentrieren. Das andere Institut wird daran arbeiten, die schnelle Zertifizierung von Metallteilen zu ermöglichen.
In einer Pressemitteilung gibt die NASA ihre Pläne zur Gründung zweier Institute bekannt. Damit möchte sie Technologien in kritischen Bereichen für die Ingenieur- und Klimaforschung entwickeln. Ziel ist es, multidisziplinäre Forschungs- und Technologieentwicklungsprogramme zu erstellen, die für die Zukunft der NASA entscheidend sind. Eines der Forschungsinstitute soll sich auf die Quantensensorik zur Unterstützung der Klimaforschung konzentrieren. Das andere wird daran arbeiten, das Verständnis zu verbessern und eine schnelle Zertifizierung von Metallteilen zu ermöglichen, die mit fortschrittlichen Fertigungstechniken hergestellt wurden. Beide Institute erhalten über 5 Jahre je 15 Mio. USD (13,95 Mio. EUR).
Jim Reuter, stellvertretender Administrator des Space Technology Mission Directorate der Agentur im NASA-Hauptquartier in Washington, sagte:
„Wir sind begeistert, auf das Fachwissen dieser Teams aus mehreren Universitäten zurückgreifen zu können, um Technologien für einige unserer dringendsten Bedürfnisse zu entwickeln. Ihre Arbeit wird die Wissenschaft der nächsten Generation für die Erforschung unseres Heimatplaneten ermöglichen und die Verwendung von 3D-gedruckten Metallteilen für die Raumfahrt mit modernster Modellierung erweitern.“
Quantum Pathways Institute
Die University of Texas at Austin wird das Quantum Pathways Institute leiten, das sich auf die Weiterentwicklung der Quantensensorik für erdwissenschaftliche Anwendungen der nächsten Generation konzentriert. Dadurch soll ein neues Verständnis unseres Planeten und der Auswirkungen des Klimawandels ermöglichen. Quantensensoren nutzen Prinzipien der Quantenphysik, um potenziell präzisere Daten zu sammeln und beispiellose wissenschaftliche Messungen zu ermöglichen. Derartige Sensoren könnten für Satelliten im Orbit um die Erde nützlich sein, um Daten zu Massenänderungen zu sammeln. Das Institut wird daran arbeiten, die Physik, die Quantensensoren zugrunde liegt, weiterzuentwickeln, zu entwerfen, wie diese Sensoren für Weltraummissionen gebaut werden könnten, und zu verstehen, wie Missionsdesign und Systemtechnik angepasst werden müssten, um diese neue Technologie aufzunehmen.
Dr. Srinivas Bettadpur, leitender Forscher des Instituts und Professor für Luft- und Raumfahrttechnik und technische Mechanik an der University of Texas bei Austin, sagte:
„Quantensensorik-Methoden haben sich als sehr vielversprechend in den Bereichen Computer, Kommunikation und jetzt auch für erdwissenschaftliche Fernerkundungsanwendungen erwiesen. Unsere Absicht ist es, diese Technologie voranzutreiben und sie so schnell wie möglich für den Weltraum bereit zu machen.“
Die University of Colorado Boulder, die University von Kalifornien, Santa Barbara, das California Institute of Technology und das National Institute of Standards and Technology sind Partner des Instituts.
Institute for Model-based Qualification & Certification of Additive Manufacturing (IMQCAM)
Die Carnegie Mellon University in Pittsburgh wird das Institute for Model-based Qualification & Certification of Additive Manufacturing (IMQCAM) zusammen mit der Johns Hopkins University leiten. Dort sollen Computermodelle von 3D-gedruckten Metallteilen verbessert und deren Nutzen in Raumfahrtanwendungen erweitert werden. 3D-gedruckte Metallteile haben sich bereits für die Anwendung in Raketentriebwerken als nützlich erwiesen. Schon vor Jahren testeten AeroJet Rocketdyne und die NASA ein RS-25 Raketentriebwerk mit einem Bauteil aus dem 3D-Drucker. Um Teile effizient zu zertifizieren und verwenden, sind hochgenaue Vorhersagen ihrer Eigenschaften notwendig.
Ingenieure können mithilfe detaillierter Computermodelle die Fähigkeiten und Grenzen der Teile verstehen, zum Beispiel, wie viel Belastung die Teile aushalten können, bevor sie brechen. Derartige Modelle liefern die Vorhersagbarkeit von Teileeigenschaften basierend auf ihrer Verarbeitung, was der Schlüssel für die Zertifizierung der Teile für den Gebrauch ist. Das Institut soll digitale Zwillinge für 3D-gedruckte Teile aus Raumfahrtmaterialien entwickeln sowie neue Materialien evaluieren und modellieren.
Tony Rollett, Hauptforscher des Instituts und US-Steel-Professor für Metallurgie und Materialwissenschaften an der Carnegie Mellon University, sagte:
„Die innere Struktur dieser Art von Teilen unterscheidet sich stark von derjenigen, die mit anderen Verfahren hergestellt wird. Das Institut wird sich darauf konzentrieren, die Modelle zu erstellen, die die NASA und andere in der Industrie benötigen würden, um diese Teile täglich zu verwenden.“
Zu den weiteren Partnern des Instituts gehören die Vanderbilt University, die University of Texas at San Antonio, die University of Virginia, die Case Western Reserve University, das Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University, das Southwest Research Institute und Pratt & Whitney.