NASA-Ingenieure stellen spezielle Kupferlegierungen für 3D-Raketenteile her

NASA-Forscher mit dem Glenn Research Center und dem Marshall Space Flight Center entwickelten gemeinsam GRCop-42, eine hochfeste Legierung auf Kupferbasis mit hoher Leitfähigkeit. In Verbindung mit einem Concept Laser M2 3D-Drucker und einem Power Bed Fusion AM-System kann das neue Material zum 3D-Druck von Raketenteilen verwendet werden, die verformungsbeständig sind und auch bei hohen Temperaturen stark bleiben.

Das Konzept des 3D-Druckens von Raketenteilen ist nicht neu. Experten haben die Technologie als eine potenzielle Lösung positioniert, die es Menschen auf entfernten Planeten ermöglicht, bei Bedarf Ersatzteile für bestehende Maschinen herzustellen.

Diese 3D-Drucktechnologie würde es der NASA und anderen Weltraumbehörden ermöglichen, die Anzahl der vorgefertigten Teile, die in den Weltraum transportiert werden, zu reduzieren, die Kapazität der Frachtschiffe freizugeben, Kosten zu senken und sicherzustellen, dass die Raumbasis nicht gezwungen ist, Teile unterzubringen, die sie möglicherweise nie benötigen. Im Gegensatz zum gewöhnlichen 3D-Druck benötigen diese Systeme jedoch spezielle Materialien, die für Raketen und andere Raumfahrzeuge geeignet sind.

Im Jahr 2014 begannen die NASA-Ingenieure mit der Entwicklung eines Materials mit dem Namen GRCop-84. Später testeten sie die daraus gedruckten Komponenten in den Jahren 2016 und 2017. Darauf aufbauend wechselten die NASA-Teams zur Entwicklung von GRCop-42, einem ähnlichen Material, das eine höhere Wärmeentwicklung bietet Leitfähigkeit als GRCop-84, ohne die Festigkeitseigenschaften zu beeinträchtigen.

Laut einem Bericht über den NASA Technical Reports Server führte die Weltraumbehörde 2018 Tests an Bauteilen aus GRCop-42 durch, einschließlich der Frontplatten für Einspritzventile und Brennkammerauskleidungen. Während der Tests stellten die Ingenieure fest, dass die GRCop-42-Komponenten “ihren traditionellen Vorgängern der Hersteller möglicherweise gleich sind oder sie übertreffen”.

Die NASA entschied sich für den Concept Laser M2-Drucker, weil er zuvor in der GRCop-84-Arbeit eingesetzt wurde und als “kupferfreundlich” demonstriert wurde. In einem PDF-Dokument, in dem die Untersuchung beschrieben wurde, erklärte die NASA: “In dieser Studie waren MSFC und GRC hat gezeigt, dass GRCop-42 eine leicht bedruckbare Legierung ist, die additiv zu vollständig dichten Komponenten mit gleichbleibenden Eigenschaften bei höheren Durchsatzraten als der Vorgänger GRCop-84 hergestellt werden kann.“