Das SLS-Triebwerk wird gedruckt

Am 22. August 2013 wird es wieder einmal laut im Marshall Space Flight Center: Auf ihrem Gelände in Huntsville im US-Bundesstaat Alabama testet die Nasa ein Triebwerk für die Trägerrakete Space Launch System (SLS), mit der Menschen künftig zu Missionen in den Deep Space starten sollen. Über 3.000 Grad heiß ist der Feuerstrahl, der aus der Düse schießt. Er generiert einen Schub von knapp 90.000 Newton.

Das Besondere an dem Triebwerk ist: Die Einspritzdüse für den Raketentreibstoff ist nicht auf herkömmliche Weise hergestellt, sondern per 3D-Druck. Die Nasa testet seit einiger Zeit den Einsatz von Rapid-Manufacturing-Verfahren. Außer der Einspritzdüse wird auch die Abdeckung für eine Austrittsöffnung am J-2X-Raketentriebwerk so gefertigt.

Die Nasa setzt beim Raketenbau auf das selektive Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM). Dabei wird ein Pulver schichtweise auf eine Arbeitsplattform aufgetragen. Ein Laser fährt die Formen ab und schmilzt das Material, wodurch es sich mit der darunterliegenden Schicht verbindet. Auf diese Weise können Metalle, Keramik oder Kunststoffe verarbeitet werden. So ließen sich die Komponenten schneller und damit günstiger fertigen. Außerdem böten sie mehr Sicherheit: Da die Teile nicht geschweißt, sondern in einem Stück gefertigt werden, sollen sie von der Struktur her stärker sein.

3D-Druck-Teile im Test

Seit diesem Frühjahr werden die Teile 3D-Druck-Praxistests unterzogen - allerdings nicht in der Originalgröße, sondern in verkleinertem Maßstab: Den Anfang machte im April die Abdeckung für das Raketentriebwerk. Im Juli und August folgten Tests mit den Einspritzdüsen. Aufgebaut hatte sie der Dienstleister Directed Manufacturing (DMI).

Die Tests verliefen zufriedenstellend: "Wir haben von der Leistung her keinen Unterschied zwischen den 3D-gedruckten und den auf herkömmliche Art und Weise hergestellten Einspritzdüsen festgestellt", resümiert Nasa-Technikerin Sandra Elam Greene.

Günstiger und schneller

Einen Unterschied gibt es aber im Preis: Die per 3D-Druck-Verfahren aufgebauten Teile kosteten etwa halb so viel wie jene, die auf herkömmliche Art und Weise produziert seien, erklärte die Nasa kürzlich. Früher bestand eine solche Düse aus mehr als 100 Einzelteilen, die gedruckte nur noch aus zwei. Sie zu fertigen, dauere weniger als einen Monat - früher habe dafür auch mal ein halbes Jahr ins Land gehen können, berichtet das US-Wissenschaftsmagazin Popular Science.

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Die Nasa-Technikerinnen Sandra Greene (l.) und Cynthia Sprader halten eine Einspritzdüse für die SLS-Triebwerke. (Foto: Nasa)

Das kurioseste 3D-Druck-Projekt der Nasa dürfte indes die Idee sein, dass die Astronauten in Zukunft ihre Mahlzeiten drucken.