Über das Gedruckte hinaus: Wie die Nachbearbeitung zum Erfolg der Marsmission der NASA beigetragen hat

Post-Processing Helped to Enable NASA’s Mars Mission Success
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Donnerstag, Mai 8th, 2025 in

Wir konzentrieren uns häufig auf den Druckprozess in der additiven Fertigung, jedoch unterstreicht die kürzlich ausgezeichnete Arbeit des NASA JPL zur Mars Sample Return-Mission auch die entscheidende Rolle der Nachbearbeitung.

Um Marsproben während einer Hochgeschwindigkeitslandung auf der Erde (110 mph! – 177 km/h!) zu schützen, entwickelte das JPL innovative, mit PBF-LB-Technologie gedruckte, verformbare Metallgitter. Die Erreichung der optimalen Struktur – die eine extrem niedrige relative Dichte und Strukturgrößen unter 300 Mikrometern erfordert – stellte jedoch eine Herausforderung für die Standarddruckfähigkeiten dar.

Die wichtigste Erkenntnis? Nutzen Sie die Nachbearbeitung.

Anstatt sich ausschließlich auf die Optimierung der Druckerparameter zu verlassen, haben Dr. Ryan Watkins und sein Team am JPL das chemische Polieren als Nachbearbeitungsschritt eingeführt. Dieser subtraktive Fertigungsschritt dient zur:

 

  • Herstellung ultrafeiner Leistungsmerkmale: Durch chemisches Polieren werden die Durchmesser der Gitterligamente von ca. 0,6–1,0 mm auf ca. 0,1–0,2 mm mit hoher Gleichmäßigkeit reduziert.
  • Aktivierung der optimalen Leistung: Durch chemisches Polieren wird die notwendige niedrige relative Dichte für eine vorhersagbare Energieabsorption beim Aufprall erzeugt. Die relative Dichte der Gitterstrukturen im ungedruckten Zustand beträgt ca. 20–30 %; durch chemisches Polieren wird diese relative Dichte auf ca. 1–3 % reduziert.
  • Erhaltung der Materialintegrität: Das chemische Polieren erzeugt die gewünschte, verbesserte Oberflächenbeschaffenheit, ohne die Materialeigenschaften zu beeinträchtigen, und gewährleistet den gewünschten duktilen Versagensmechanismus.

Wie Dr. Watkins feststellte, „ist es wesentlich schwieriger, die Materialeigenschaften zu korrigieren, als die Oberflächenrauheit zu bearbeiten.“ Durch den Einsatz chemischer Politur gelang es JPL, Gitter herzustellen, die den extremen Anforderungen dieser missionskritischen Anwendung gerecht werden.  Diese bahnbrechende Arbeit wurde sowohl bei den 3D Printing Industry Awards for Aerospace, Space, and Defense als auch kürzlich von der Additive Manufacturing User’s Group (AMUG) mit dem Advanced Finishing Award ausgezeichnet.

Dieses Projekt verdeutlicht eindrucksvoll, dass der Arbeitsablauf der additiven Fertigung über den Drucker hinausgeht. Eine intelligente Nachbearbeitung ist häufig unerlässlich, um das volle Potenzial von AM-Komponenten auszuschöpfen, insbesondere bei anspruchsvollen Hochleistungsanwendungen.

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