Erste im Weltraum gefertigte Triebwerke aus Metall-3D-Druck auf der Internationalen Raumstation der ESA

de.wedoany.com-Bericht: Am 1. Oktober veröffentlichte die Europäische Weltraumorganisation den Fortschritt der fünften Charge von Proben des Metall-3D-Druckers auf der Internationalen Raumstation. Diese Charge von Proben ist zur Erde zurückgekehrt, darunter zwei Mikrosatellitentriebwerke, die vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entworfen wurden – es ist das erste Mal, dass dieses Gerät Triebwerkskomponenten im Orbit gefertigt hat. Die Proben wurden mit dem ESA Metal 3D Printer gedruckt, der im Columbus-Modul der Internationalen Raumstation untergebracht ist, und im Juli dieses Jahres von der ESA-Astronautin Sophie Adenot zurückgeholt.

Die fünfte Charge umfasst insgesamt 4 Komponenten, darunter zwei größere Prüfkörper und zwei Mikrotriebwerke. Das DLR entwarf zwei Versionen der Triebwerke: Eine wurde direkt gemäß der Zielgeometrie gefertigt, die andere mit einer dickeren Wandstruktur, um nach der Rückkehr zur Erde den Innendurchmesser des Triebwerks durch Nachbearbeitung weiter zu verfeinern.

In der nächsten Phase wird das DLR diese beiden Triebwerke auf dem Vakuumteststand in Lampoldshausen, Deutschland, Heißtests unterziehen, um ihre Funktion und Leistung unter repräsentativen Temperatur-, Druck- und Betriebsbedingungen zu testen. Gleichzeitig werden die Forscher die im Orbit gefertigten Triebwerke mit entsprechenden Bauteilen vergleichen, die auf der Erde mit demselben Verfahren hergestellt wurden, um den Einfluss der Mikrogravitation auf die Formgenauigkeit, den Materialzustand und die endgültige Bauteilleistung zu analysieren.

Das Metall-3D-Druck-Technologiedemonstrationsgerät der ESA wurde im Januar 2024 zur Internationalen Raumstation gestartet, von einem von Airbus angeführten Industriekonsortium entwickelt und im Columbus-Modul installiert. Das Gerät verwendet das laserbasierte Directed-Energy-Deposition-Verfahren mit Draht, bei dem ein Nahinfrarotlaser eine Edelstahlsubstratplatte und kontinuierlich zugeführten Metalldraht schmilzt und Schicht für Schicht entlang einer vorgegebenen Bahn Bauteile formt.

Das Gerät hatte zuvor bereits die Fertigung des ersten vollständigen Metallprüfkörpers abgeschlossen, der zugleich das erste vollständige Bauteil war, das unter Mikrogravitationsbedingungen mittels Metall-3D-Druck hergestellt wurde. Das Materialtechnikteam der ESA schnitt und bog den Prüfkörper anschließend am ESTEC-Technologiezentrum in den Niederlanden und führte Materialanalysen durch; auf Grundlage der Testergebnisse wurden die Druckparameter angepasst und anschließend für die Fertigung der großen Bauteile in der fünften Charge verwendet.