Suchen

3D-Druck Studenten testen 3D-Druckverfahren in der Schwerelosigkeit

Redakteur: Juliana Pfeiffer

Ersatzteile, wie Solarpaneele oder Antennen, für Weltraumraketen direkt im All additiv fertigen, daran forschen derzeit acht Studenten. Wie sich das 3D-Druckverfahren in der Schwerelosigkeit verhält, testeten die Studenten bei drei Parabelflügen.

Firmen zum Thema

Satelliten- oder Antennenbauteile direkt im All fertigen: Das studentische Team AIMIS-FYT testet seine Verfahren im Parabelflug.
Satelliten- oder Antennenbauteile direkt im All fertigen: Das studentische Team AIMIS-FYT testet seine Verfahren im Parabelflug.
(Bild: Hochschule München/Torben Schaefer)

Komponenten für die Raumfahrt werden heute auf der Erde entwickelt, getestet und produziert. Trägerraketen transportieren diese ins All. Die Kosten dafür sind immens. Zudem sind die Komponenten während des Starts erheblichen Belastungen ausgesetzt.

Unter dem Projekttitel „AIMIS-FYT“ arbeitet ein achtköpfiges studentisches Team des Studienganges Luft- und Raumfahrttechnik an der Hochschule München an einer effizienten Fertigungstechnik für die Raumfahrtindustrie. Das Akronym AIMIS steht für „Additive Manufacturing In Space“ und beschäftigt sich mit einem spezifischen 3D-Druckverfahren, um beispielsweise Solarpaneelen oder Antennen unter Bedingungen der Schwerelosigkeit direkt im Weltraum herzustellen.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 7 Bildern

Agile Produktion vor Ort mit In-Situ-Manufacturing

Statt eines Schicht-für-Schicht Drucks, wie er bei herkömmlichen 3D-Druckern üblich ist, werden die Komponenten unmittelbar durch die dreidimensionale Bewegung des Druckkopfes erzeugt. Mit einem photoreaktiven Harz, das aus dem Druckkopf durch eine Düse gedrückt wird und unter Bestrahlung mit UV-Licht aushärtet, werden Bauteile für die Raumfahrttechnik produziert. Diese Technologie wird auch als „In-Situ Manufacturing“ bezeichnet und ermöglicht eine effiziente und agile Produktion vor Ort. Das Harz ist leicht und die Transportkosten dadurch reduziert, die Belastungen der Bauteile während des Raketenstarts entfallen.

3D-Druckprozess in der Schwerelosigkeit testen

Im Rahmen des FlyYourThesis!-Programms der Europäischen Weltraumagentur (ESA) ging AIMIS in die Testphase: Bei drei Parabelflügen mit jeweils 30 Parabeln erprobte das Team ihr Verfahren unter Einfluss der Schwerelosigkeit.

Während des Parabelflugs werden acht Experimente durchgeführt, um den 3D-Druckprozess unter Mikrogravitationsbedingungen zu untersuchen. Die Experimente sind in verschiedene Verfahrensarten unterteilt, bei denen gerade Stäbe, Verbindungen von Stäben oder frei geformte Stäbe erzeugt werden. Für die ersten sechs Verfahren wird eine konventionelle Druckplatte als Ausgangspunkt für den Druck verwendet. In den letzten beiden Experimenten wird das Verhalten des Drucks von frei schwebenden Stäben beobachtet.

Die Hauptparameter des Druckprozesses sind:

  • die Extrusionsgeschwindigkeit des Harzes
  • die UV-Lichtintensität
  • die UV-Lichtzeit
  • die Trajektorie des Druckers

Die Anzahl der Parabeln ermöglicht es, jedes Experiment mehrmals mit unterschiedlichen Parametereinstellungen zu wiederholen. Damit sollten für jeweils 22 Sekunden vier grundlegende 3D-Druckoperationen vom AIMIS-FYT-Team durchgeführt werden.

Buchtipp

Das Buch "Additive Fertigung" beschreibt Grundlagen und praxisorientierte Methoden für den Einsatz der additiven Fertigung in der Industrie. Es richtet sich an Konstrukteure und Entwickler, um eine erfolgreiche Implementierung additiver Verfahren in ihren Unternehmen zu unterstützen.

Mehr erfahren bei Vogel Fachbuch

Dieser Beitrag ist in Zusammenarbeit mit unserem Partnerportal Mission Additive entstanden.

(ID:46976311)