Árið 2020 markar upphaf nýs áratugar geimkönnunar og nýsköpunar, þar sem nikkel-innihaldandi málmblöndur gegna mikilvægu hlutverki í mörgum forritum, þar á meðal eldflauga-, hjóla- og hvataframleiðslu.
SpaceX, fyrirtæki sem sérhæfir sig í framleiðslu á geimbúnaði og endurteknum geimflutningum, notar nikkel-innihaldandi 304 (S30400) ryðfríu stáli til að framleiða Starships og ofurþungar eldflaugar.
Kostnaðurinn er lægri miðað við koltrefjar sem kosta meira en 60 sinnum meira á hvert kíló. Það er líka miklu meira hitaþolið en koltrefjar eða aðrir málmar, svo það þarf mun minni, eða jafnvel jafnvel, einangrun.
Á sama tíma er NASA að kanna aðra hugsanlega notkun fyrir efni sem innihalda nikkel í rannsakahjólum. Gúmmíhjól eru ópraktísk á tunglinu eða Mars og því voru upprunalegu Apollo tunglhjólin úr gormstáli, en gormstálhjólin á stórum og þungum hjólum sem hönnuð voru til notkunar á Mars myndu afmyndast. Til að leysa þetta vandamál er NASA að þróa möskvamálmdekk úr nikkel-títan álfelgur, sem hefur lögunarminni eiginleika og getur tekist á við 30 sinnum meiri aflögun en fjaðrandi stálhjól.
SpaceX Starship er útbúið Raptor eldflaugamótor og er eitt af fyrstu Starships sem knúið er af fljótandi metani og fljótandi súrefni og er hannað til að endast í 1,000 notkun. Metan var valið til að búa til eldflaugaeldsneyti á Mars fyrir heimferðina. Metan er hægt að framleiða með því að nota koltvísýring og vetni í gegnum Chabatier hvarfið, þar sem vetni hvarfast við koltvísýring í gegnum hvata við háan hita (kjörhiti er 300-400 gráður) og háan þrýsting til að mynda metan og vatn. Einn slíkur hvati sem hægt er að nota er nikkel.
Lofthjúpur Mars er 95 prósent koltvísýringur og NASA hefur staðfest tilvist vatns á Mars, hráefnisins sem þarf til að búa til metan og súrefni fyrir eldflaugar og súrefni fyrir geimfara að anda. Nikkel-innihaldandi efni eru einnig nauðsynleg vegna lægra umhverfishita rauðu plánetunnar og lágt hitastig sem þarf til að mynda fljótandi metan, vetni og súrefni.
Nikkel-kopar ál K-500 (N05500)hefur framúrskarandi sveigjanleika við lágt hitastig og er logaþolið í hreinu súrefni. Þetta gerir hana að ákjósanlegu vali fyrir súrefnisörvunardælu sem sér fyrir súrefni til eldflaugahreyfla.
Með miklum styrk og hörku,Álfelgur 718 (N07718)er úrkomuhertanlegt nikkel-króm málmblöndur sem notað er í túrbóþotur flugvéla, eldflaugahreyfla og þrýstihylki og þolir lágt hitastig niður í -250 gráður fljótandi gas og nái aukningu. En eiginleikar álfelgur 718 gera það erfiðara að vinna og móta en önnur efni. Fjárfestingarsteypuferlar geta verið erfiðir vegna þess að Alloy 718 er næmt fyrir gropi, aðskilnaði og afar grófri kornastærð, sem krefst síðari vinnsluþrepa.
Hver er lausnin? 3D prentun getur á skilvirkari hátt notað nikkel-undirstaða málmblöndur eins og 718 málmblöndur í afkastamiklum forritum með flókinni hönnun.
3D prentun gerir það auðveldara að vinna úr álfelgur 718 og heldur efniseiginleikum vel. Ferlið forðast suðu og vinnslu og dregur þannig úr efnissóun til muna. Ávinningurinn af þessari framleiðsluaðferð var sýndur með þrívíddarprentun frumgerð af 718 álfelgursvél. Frumgerðin var hönnuð alfarið með gervigreind og þróuð af Hyperganic Software í Þýskalandi.
Ólíkt hefðbundnum eldflaugahreyflum, sem samanstanda af sérhönnuðum og samsettum íhlutum, er þrívíddarprentaða frumgerðin samfelld heild. Það inniheldur brennsluhólfið þar sem eldsneyti og oxunarefni brenna, og yfirborðsrásir sem dreifa eldsneytinu til að kæla brennsluhólfið og forðast ofhitnun. Einlita byggingaraðferðin tryggir léttustu þyngd og skilvirkustu kælinguna fyrir bestu frammistöðu tiltekinnar eldflaugar. Vulcan II eldflaugaverkefnið við háskólann í Kaliforníu, San Diego, notar einnig þrívíddarprentun til að búa til Ignus II 718 ál eldflaugamótorinn. Fyrir hvert nýtt forrit í framtíðinni mun nikkel hjálpa geimkönnunum að ná lengra.
