Additive Fertigung Moonrise: Monddörfer aus Mondstaub bauen

Redakteur: Juliana Pfeiffer

Im Projekt Moonrise ist es den Wissenschaftlern vom LZH, dem Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der Technischen Universität Braunschweig nun gelungen, Regolith unter Mondgravitation aufzuschmelzen als auch zusammenhängende Bahnen zu „drucken“.

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Der Moonrise-Laser integriert am Robotorarm des Mondrover MIRA3D des IRAS: Der Laser schmilzt erfolgreich ganze Bahnen aus Regolith auf.
Der Moonrise-Laser integriert am Robotorarm des Mondrover MIRA3D des IRAS: Der Laser schmilzt erfolgreich ganze Bahnen aus Regolith auf.
(Bild: LZH)

Im Projekt Moonrise wollen LZH und das Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der Technischen Universität Braunschweig den 3D-Druck auf den Mond bringen. Ziel des Projekts ist Mondstaub als Baumaterial nutzbar zu machen. Erste Versuche im Einstein-Elevator des HITec waren erfolgreich: Den Wissenschaftlern gelang es erstmalig unter Mondbedingungen Regolith zu Kugeln aufzuschmelzen.

Als Bausteine sind sie noch nicht nutzbar – aber die mit dem Laser aufgeschmolzenen Bahnen sind ein erster Schritt zu 3D-gedruckten Gebäuden, Landeplätzen und Straßen aus Mondstaub. Nun ist es dem Forschungsteam gelungen,sowohl Regolith unter Mondgravitation aufzuschmelzen als auch zusammenhängende Bahnen zu „drucken“.

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So groß wie eine Saftpackung: Der Laserkopf

In den vergangenen zwei Jahren haben die Wissenschaftler in dem von der Volkswagen-Stiftung finanzierten Projekt einen Laserkopf entwickelt, der nur etwa so groß ist wie eine große Saftpackung und trotzdem den widrigen Bedingungen im Weltraum standhält. Der Laserkopf wurde dabei über den Robotorarm angesteuert – ähnlich, wie er in Zukunft auf dem Mond eingesetzt werden könnte.

Niklas Gerdes, Wissenschaftlicher Mitarbeiter des LZH, fasst die nächsten Schritte zusammen: „Bei den ersten Versuchen im Labor haben wir die notwendige Bestrahlungsdauer und Leistung bestimmt. Dann ging es in die Vakuum-Kammer und wir haben dort erfolgreich Regolith aufgeschmolzen.“

Passendes Material soll Mondstaub exakt nachbilden

Der im Projekt verwendete Regolith stammt aus dem IRAS. Dort wurde über die Projektdauer hinweg die Zusammensetzung des Regoliths auf die voraussichtlichen Bedingungen am Landeplatz angepasst – eine nicht zu unterschätzende Herausforderung. Denn die Wissenschaftler müssen auf Basis der Daten vergangener Mondmissionen passende Materialien auf der Erde finden, um den Mondstaub möglichst exakt nachzubilden.

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Regolith im Einstein-Elevator unter Mondbedingungen geschmolzen

Ein Höhepunkt waren dann die Versuche im Einstein-Elevator der Leibniz Universität Hannover (LUH). Moonrise war das erste wissenschaftliche Experiment im Elevator überhaupt.

Im Einstein-Elevator ist es uns gelungen Regolith zu Kugeln aufzuschmelzen – sowohl unter kompletter Schwerelosigkeit als auch unter Mondgravitation. Das ist weltweit einmalig!

Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer, LUH/LZH

Mit dem Rover auf dem Mond 3D-drucken

Zum krönenden Abschluss wurde der Laser auf dem Rover MIRA3D des IRAS eingesetzt. MIRA3D besteht aus einer fahrbaren Plattform und einem Roboterarm und wird für die Entwicklung von additiver Fertigungstechnologie auf dem Mond eingesetzt. Prof. Dr.-Ing. Enrico Stoll vom IRAS, TU Braunschweig, berichtet: „Wir konnten den Laserkopf am Arm des Rovers präzise ansteuern und damit größere Strukturen gezielt aufschmelzen. Ein voller Erfolg! Zusammen mit den Versuchen im Elevator haben wir eine solide Grundlage, um mit dem Laser auf dem Mond 3D zu drucken.“

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Laserkopf zu einem Flugmodell weiterentwickeln

Nächster Meilenstein wäre im Anschluss an das Projekt den Laserkopf zu einem Flugmodell weiterzuentwickeln. LZH und IRAS sind momentan im Gespräch mit einschlägigen Stellen, um die Entwicklungen voranzutreiben. Denn der Vision eines Lasers, der Baumaterialien für ganze Siedlungen aus Mondstaub druckt, sind die Wissenschaftler mit Moonrise einen großen Schritt nähergekommen.

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