NASAs 3D-gedruckte Superlegierung GRX-810 ermöglicht stärkere Teile für Luft- und Raumfahrzeuge

Vor einem Jahr stellte die NASA eine neue Legierung vor, die widerstandsfähiger und haltbarer sein soll und sich damit für anspruchsvolle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt eignen könnte. Die Legierung mit dem Namen GRX-810 wurde durch 3D-Druck und Oxiddispersion hergestellt, was erheblich ihre Leistung verbessert. Nun hat ein Team der NASA und der Ohio State University an der Charakterisierung der Superlegierung, welche zum Teil mithilfe der additiven Fertigung hergestellt wurde, gearbeitet. Darüber hinaus nutzte der Hersteller 3D Systems die Gelegenheit, es auf seiner Metall-3D-Druckplattform zu testen und bestätigte die überlegenen Eigenschaften dieses neuen Materials.

Bei der Herstellung von GRX-810 setzte die NASA auf eine Technik, bei der kleine Oxidpartikel in eine Metallmatrix eingebracht werden, um deren Eigenschaften, wie Hitzebeständigkeit, Festigkeit und Verformbarkeit zu verbessern. Um diesen Schritt, die so genannte Oxiddispersion, zu beschleunigen, nutzten die Forscher Computermodellierung und das Laser-Pulverbettschmelzen. So konnten sie die ideale Zusammensetzung der Superlegierung in nur wenigen Minuten herausfinden. Konkret beginnen sie dabei mit einer Legierung auf Nickel- und Kobalt-Chrom-Basis, in die sie, im 3D-Druckverfahren, Schicht für Schicht Oxidpartikel im Nanometerbereich einbringen.

Mit der Superlegierung GRX-810 hergestelltes Teil (Bild: NASA)

Tim Smith vom Glenn Research Center der NASA in Cleveland fügt hinzu: „Diese Superlegierung hat das Potenzial, die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit von Komponenten und Teilen, die in der Luft- und Raumfahrt verwendet werden, drastisch zu verbessern.“ In der Tat gilt GRX0810 als doppelt so stark, mehr als tausendfach haltbarer und doppelt so oxidationsbeständig wie die derzeit modernsten 3D-gedruckten Superlegierungen, welche Temperaturen bis zu 1093°C standhalten können. Zur Überprüfung der Eigenschaften arbeitet die NASA eng mit 3D Systems zusammen und testet hergestellte Teile aus der Superlegierung. Damit soll festgestellt werden, ob die Legierung zur Herstellung von Hochleistungskomponenten verwendet werden kann, welche auch anspruchsvollen Anwendungen, wie Raketentriebwerken, standhalten. Die ersten durchgeführten Tests waren bisher erfolgreich.

Michael Shepard, Vizepräsident des Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungssegments von 3D Systems, erklärt: „Die erfolgreiche Verifizierung, der von der NASA gemeldeten Eigenschaften von GRX-810, ist ein Beweis für das unglaubliche Potenzial dieser neuen Superlegierung, nicht nur in Bezug auf die Leistung, sondern auch auf die Fähigkeit, sie reproduzierbar herzustellen. Unsere Arbeit mit diesem, von der NASA zur Verfügung gestellten Material, unterstreicht unser Engagement, die Grenzen der additiven Fertigung zu erweitern und die Produktion von Luft- und Raumfahrtkomponenten der nächsten Generation zu ermöglichen. Wir sind begeistert, Teil der Anfangsphase dieser spannenden Entwicklung zu sein und freuen uns darauf, mit GRX-810 neue Möglichkeiten zu entdecken.“ Weitere Einzelheiten finden Sie HIER in dem Artikel der Fachzeitschrift Nature.

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*Titelbildnachweis: NASA