2020. označava početak nove decenije istraživanja svemira i inovacija, u kojoj legure koje sadrže nikl igraju važnu ulogu u mnogim primjenama, uključujući proizvodnju raketa, točkova i katalizatora.
SpaceX, kompanija posvećena proizvodnji svemirske opreme i ponovljivom svemirskom transportu, koristi nerđajući čelik 304 (S30400) koji sadrži nikl za proizvodnju zvjezdanih brodova i super-teških raketa.
Trošak je niži u odnosu na karbonska vlakna, koja koštaju više od 60 puta više po kilogramu. Također je mnogo otporniji na toplinu od karbonskih vlakana ili drugih metala, tako da zahtijeva daleko manje ili čak čak i izolaciju.
U međuvremenu, NASA istražuje još jednu potencijalnu primjenu materijala koji sadrže nikl u kotačima sonde. Gumeni točkovi su nepraktični na Mesecu ili Marsu, tako da su originalni točkovi Apollo lunarnog rovera napravljeni od čelika za opruge, ali bi se točkovi od opružnog čelika na velikim i teškim točkovima dizajniranim za upotrebu na Marsu deformisali. Kako bi riješila ovaj problem, NASA razvija gumu od metalne mreže od legure nikal-titan, koja ima svojstva memorije oblika i može se nositi s 30 puta većom deformacijom od opružnog čeličnog točka.
Opremljen raketnim motorom Raptor, SpaceX Starship je jedan od prvih Starshipa koji pokreće tečni metan i tekući kisik i dizajniran je da izdrži 1,000 upotrebu. Metan je izabran za proizvodnju raketnog goriva na Marsu za povratno putovanje. Metan se može proizvesti korištenjem ugljičnog dioksida i vodonika kroz Chabatierovu reakciju, u kojoj vodonik reagira sa ugljičnim dioksidom kroz katalizator na visokoj temperaturi (optimalna temperatura je 300-400 stepen) i visokom pritisku za stvaranje metana i vode. Jedan takav katalizator koji se može koristiti je nikal.
Atmosfera Marsa je 95 posto ugljičnog dioksida, a NASA je potvrdila prisustvo vode na Marsu, sirovine potrebne za stvaranje metana i kisika za raketne pojačivače i kisika za disanje astronauta. Materijali koji sadrže nikl takođe su potrebni zbog niže temperature okoline crvene planete i niskih temperatura potrebnih za stvaranje tečnog metana, vodonika i kiseonika.
Legura nikl-bakar K-500 (N05500)ima odličnu duktilnost na niskim temperaturama i otporan je na plamen u čistom kiseoniku. To ga čini poželjnim izborom za pumpu za povišenje kisika koja opskrbljuje kisik raketnim motorima.
Sa svojom visokom čvrstoćom i čvrstinom,legura 718 (N07718)je legura nikl-hroma koja se može očvrsnuti taloženjem koja se koristi u turbomlaznim motorima aviona, raketnim motorima i posudama pod pritiskom, i može podnijeti niske temperature do -250 stepena. Tečni plin i postizanje pojačanja. Ali svojstva legure 718 otežavaju mašinsku obradu i oblikovanje od drugih materijala. Procesi livenja mogu biti problematični jer je legura 718 podložna poroznosti, segregaciji i izuzetno krupnoj veličini zrna, što zahtijeva naknadne korake obrade.
Šta je rješenje? 3D štampa može efikasnije koristiti legure na bazi nikla kao što su legure 718 u aplikacijama visokih performansi sa složenim dizajnom.
3D štampa olakšava obradu legure 718 i dobro zadržava svojstva materijala. Proces izbjegava zavarivanje i strojnu obradu, čime se značajno smanjuje otpad materijala. Prednosti ove metode proizvodnje demonstrirane su 3D štampanjem prototipa raketnog motora od legure 718. Prototip je u potpunosti dizajniran putem umjetne inteligencije i razvijen od strane Hyperganic Software u Njemačkoj.
Za razliku od konvencionalnih raketnih motora, koji se sastoje od individualno dizajniranih i sastavljenih komponenti, 3D štampani prototip je neprekidna cjelina. Sadrži komoru za sagorevanje u kojoj sagorevaju gorivo i oksidans i površinske kanale koji cirkulišu gorivo kako bi se ohladila komora za sagorevanje i izbeglo pregrijavanje. Metoda monolitne konstrukcije garantuje najmanju težinu i najefikasnije hlađenje za najbolje performanse date rakete. Projekt rakete Vulcan II na Univerzitetu Kalifornije u San Dijegu također koristi 3D štampanje za izradu raketnog motora od legure Ignus II 718. Za svaku novu primenu u budućnosti, nikl će pomoći da istraživanje svemira ide dalje.
