Ein austauschbarer Ofen wird in das MSL-Labor eingesetzt

Ein Hauptziel der Forschung auf der ISS ist die effiziente Herstellung von Werkstoffen mit verbesserten Eigenschaften. Hierzu dient das europäische materialwissenschaftliche Labor MSL. Im Materials Science Laboratory können Proben bei Temperaturen von bis zu 1400 Grad Celsius kontrolliert geschmolzen und in der Schwerelosigkeit auch wieder gerichtet erstarrt werden.

Gießereifachleute von heute sind keine Alchimisten mehr. Sie berechnen am Computer Gussformen sowie die optimalen Schmelz- und Erstarrungsvorgänge während des Gießens, so auch bei der Hydro Aluminium Deutschland GmbH (HAD). Dabei gehen viele praktische Erfahrungswerte der Experten mit ein, denn gerade der kritische Punkt des Erstarrens der Schmelze lässt sich noch nicht umfassend theoretisch beschreiben. Die Forscher wissen, dass beim Erstarrungsvorgang erste Keime in der Schmelze entstehen, die sogenannten Dendriten. Bei der weiteren Abkühlung bilden sich jedoch verästelte Strukturen, die später wesentlich die Eigenschaften des Gussprodukts bestimmen. Welche Parameter und Prozesse diesen Vorgang des Erstarrens beeinflussen, ist noch weitgehend unklar. Und Gegenstand der Forschung auf der ISS.

Schwerelos schmelzen und erstarren lassen

Die Untersuchungsreihen an Legierungen in irdischen Labors werden durch die Schwerkraft verfälscht. Konvektion und Sedimentation führen zur ungleichmäßigen Verteilung der Legierungsbestandteile im Werkstück und zu inneren Fließkräften, die die Erstarrung beeinflussen. Die Wissenschaftler weichen deshalb in den Weltraum aus, wo sie ohne störende Schwerkraft ihre Proben schmelzen und erstarren lassen können. Dafür steht ihnen das materialwissenschaftliche Labor MSL (Materials Science Laboratory) zur Verfügung, das sich im Material Science Research Rack MSRR-1 der NASA im Destiny-Modul befindet.