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Harzbasierter 3D-Druck Neues 3D-Druck-Verfahren erfolgreich im Weltraum getestet

Von Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

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Ruderer Klebetechnik GmbH
Fachhochschule München

Das 3D-Druck-Verfahren Fused Filament Fabrication (FFF) hat sich in der Raumfahrt bereits bewährt. Ein Forschungsteam der Hochschule München (HM) hat nun erstmals ein spezielles harzbasiertes 3D-Druck-Verfahren in einer Forschungsrakete getestet. Es ist energieeffizienter und könnte in Zukunft große Kunststoffstrukturen direkt vor Ort produzieren.

Bei der neuentwickelten 3D-Druck-Technologie wird das photoreaktive Harz aus dem Druckkopf durch eine Düse gedrückt und unter Bestrahlung mit UV-Licht gehärtet. Da der Kunststoff schon in flüssiger Form vorliegt, muss er nicht mehr wie beim FFF-Verfahren energieintensiv geschmolzen werden.
Bei der neuentwickelten 3D-Druck-Technologie wird das photoreaktive Harz aus dem Druckkopf durch eine Düse gedrückt und unter Bestrahlung mit UV-Licht gehärtet. Da der Kunststoff schon in flüssiger Form vorliegt, muss er nicht mehr wie beim FFF-Verfahren energieintensiv geschmolzen werden.
(Bild: Eduard Krasnov)

Komponenten für Satelliten und Raumfahrzeuge werden heute kostspielig und ineffektiv von Trägerraketen ins All transportiert. Der 3D-Druck vor Ort ist eine Alternative. Bislang hat sich nur das FFF-Verfahren bewährt. Laser- und tintenbasierte Verfahren sind in der Entwicklung. Forschende der Hochschule München haben jetzt ein harzbasiertes 3D-Druck-Verfahren entwickelt und unter Weltraumbedingungen getestet.

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Wie die Hochschule München mitteilt, erzeugt die entwickelte 3D-Druck-Technologie unmittelbar Kunststoffkomponenten durch die dreidimensionale Bewegung des Druckkopfes. Dabei wird ein photoreaktives Harz aus dem Druckkopf durch eine Düse gedrückt und unter Bestrahlung mit UV-Licht ausgehärtet. Die Methode sei sehr energieeffizient, da nur LEDs betrieben werden und eine Nachhärtung sogar mit Sonnenlicht erfolgen kann. Auch entsteht dabei nur wenig Abwärme, die im Weltraum sonst kompliziert abgeführt werden müsste. Der FFF-3D-Druck benötigt erheblich mehr Energie, heißt es. Denn hier wird thermoplastischer Kunststoff erst geschmolzen, um dann schichtweise aufgetragen und wieder abgekühlt zu werden.

Nach erfolgreichen 3D-gedruckten komplexen Strukturen und Formen im Labor der HM erfolgte 2020 eine Erprobung unter Bedingungen der Schwerelosigkeit bei Parabelflügen. Mit den jetzt durchgeführten Tests in einer Höhenforschungsrakete haben die Forscher nun den Beweis geführt, dass die Technologie auch im Weltraum einsatzfähig ist. Gemeinsam mit der ESA und Industriepartnern wird die Technologie weiter erforscht, und schon über den nächsten Schritt nachgedacht: Ein längerer Einsatz des 3D-Druckers auf einem Satelliten in der Erdumlaufbahn.

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