Additive Fertigung 3D-Druck im Weltall

Im Forschungsprojekt Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit arbeiten Wissenschaftler an einem Verfahren, mit dem Astronauten Werkzeuge und Ersatzteile künftig per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen könnten. Damit würden sich Gewicht und Transportkosten von Missionen im Weltall reduzieren lassen.

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Technische Universität Clausthal

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

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Bundesanstalt für Material- forschung und -prüfung (BAM)

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Die Entwicklung in Sachen additiver Fertigung schreitet voran. Und sie macht auch vor der Schwerelosigkeit kein Halt: Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) forscht an einem Verfahren, mit dem Astronauten künftig Werkzeuge und Ersatzteile per 3D-Druck im Weltall selbst herstellen könnten. Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem Laserschmelzen hergestellt wird.

Erfolgreiche Tests während Parabelflug

„Auf unserer letzten Parabelflugkampagne im März haben wir mit einer völlig neuen Technologie erstmals einen Schraubenschlüssel in der Schwerelosigkeit drucken können“, beschreibt Prof. Dr. Jens Günster, Projektleiter und Leiter des Fachbereiches Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe an der BAM, die Erfolge des Projekts. Das BAM arbeitet gemeinsam mit der Technischen Universität (TU) Clausthal und dem Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig an der Entwicklung.

Die Fertigung der Bauteile erfolgt auf Grundlage von Datenmodellen. Metallisches Pulver wird mittels intensiver Laserstrahlung in jeder Schicht lokal verschmolzen. Das Besondere des Verfahrens ist, dass das Auftragen der Pulverschichten unabhängig von der Schwerkraft erfolgt. Dazu wird ein Prozessgas – in diesem Fall Stickstoff – durch die Pulverschichten gesaugt und damit das Pulverbett auch ohne Gravitation stabilisiert.

Gewicht und Kosten reduzieren

Die Wissenschaftler sehen in ihrer Entwicklung den Vorteil, dass künftig Gewicht und damit Transportkosten für Missionen ins All reduziert werden könnten. Die zum Einsatz kommenden Verfahren wurden zum Teil bereits international patentiert: Sie gehen auf zwei Patentfamilien zurück, die innerhalb Deutschlands gemeinschaftlich von der BAM und der TU Clausthal und außerhalb Deutschlands von der BAM alleinig anmeldet wurden.

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