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Sobald Daten so schnell wie E-Mails zu Raumstationen gesendet werden können, entstehen unendliche Möglichkeiten für CubeSat Komponenten um an Hardware zu experimentieren. Wir könnten sogar in der Lage sein, Objekte herzustellen, die früher so nicht hätten ins All geschickt werden können."
Niki Werkheiser, Raumstation 3D-Druck Programm Managerin bei NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, Vereinigte Staaten.
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Enorme Vorteile
2013 hat die NASA sich aus zwei Gründen für den 3D-Druck entschieden: Produktion auf Nachfrage sowie aus der Fern.
Da sich 3D Drucker in ihrer Qualität der Produktionsquantität von kleineren Betrieben annähern, ist die NASA in der Lage kleine Auflagen und Einzelteile zu produzieren, ohne jedes mal umrüsten zu müssen, wie es eigentlich bei den traditionellen Produktionsmethoden üblich wäre. Digitale Technologien ermöglichen es, diese “Umrüstung” der Betriebe einzig durch den Upload einer neuen Design-Datei zu vollziehen. Dies bedeutet eine hohe Einsparung in Bezug auf Geld und vor allen Dingen Zeit.
Der additive Fertigungsprozess, oder 3D-Druck, ist eine Schlüsseltechnologie, um Raumfahrzeugdesign und -herstellung zu verbessern sowie neue kostengünstigere Erkundungsmissionen zu ermöglichen. Die Technologie hat das Potenzial auf den Raumfahrzeugenbau von Raumschiffen die, die Erde verlassen, Einfluss zu nehmen sowie neue Raumschiffe (und Landers?) zu bauen, um weitere Orte zu erkunden”, gibt Werkheiser an.
Aus dem gleichen Blickwinkel betrachten wir das Potenzial des 3D-Drucks die Logistik neu definieren zu können, hier sehen wir die gleichen Vorteile; Ferngesteuerte Betriebe, reduzierte Flächennutzung, Multi-Material Anfertigungen mit einer einzelnen Maschine sowie die zunehmende Reduzierung von zusätzlichen Fertigungsschritten helfen die “globale Logistik” neu zu definieren.
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Raketenantrieb und leistungsstarke Bauteile
Die Verbesserung der Prozesse hinsichtlich Effizienz, Design und Leistung gehört ebenfalls zu den gewonnenen Nutzen in der technischen Herstellung von Hochleistungsbauteilen, wie zum Beispiel Triebwerksventilen.
Ende 2015 hat die NASA bekannt gegeben, dass ihr Ingenieurteam ein komplett im 3D-Druck gefertigtes, leistungsstarkes Raketentriebwerk testet. Komplexe Triebwerksteile werden mit “kryogenem Flüssigwasserstoff- und sauerstoff zusammengeschweißt um knapp über 9.000 Kilo Schubkraft zu produzieren”. Laut David Eddleman, Entwickler für Antriebe im Marshall Space Flight Center, haben additive Fertigungsprozesse “Design-Spielraum für geometrische Bauteile eröffnet, die mit herkömmlichen Maschinen- und Gießmethoden nicht möglich wären.”
Wenn diese hochleistungsfähigen Bauteile den strengen Testverfahren der Luftfahrt gewachsen sind, werden sie eine Welle von neuen Anwendungen für effizientere Luft- und Raumfahrzeuge nach sich ziehen.
Warrum sollte die Erde das Limit sein?
2014 demonstrierte die NASA auf der Internationalen Space Station den 3D-Druck eines Radschlüssels, einschließlich des Transfers der Datei vom Kontrollzentrum an den Drucker.
Als finalen Test des Druckers “wollte die NASA den Druck auf Nachfrage validieren, der vor allem auf längeren Reisen zum Mars eine Herausforderung darstellt”, erklärt Werkheiser.
Foto Quelle: Made In Space
Rechnet man die Schwerkraft aus der Gleichung heraus, ermöglicht dies wiederum die Entstehung neuer Formen, die nur in der Schwerelosigkeit hergestellt werden können.
Der Effekt ist ähnlich dem, der entsteht, wenn Formen mithilfe von Lasersintern erzeugt werden. Für die Weltraumforschung könnten die Kosten signifikant reduziert werden, da die gegebenen Rohstoffe zurückgeführt und in neuen Druckvorgängen wieder verwendet werden könnten, anstatt für jeden Vorgang neue Materialien ins All zu senden.
Wir freuen uns darauf, den 3D-Druck als Wegbereiter für Reisen ins All weiterhin zu begleiten.
Private Raumgahrtfirmen und 3D-Druck
Unser nächster Beitrag wird darauf eingehen, wie private Raumfahrtfirmen von der Technologie des 3D-Druckes profitieren, um auch längst eingesessene Raumfahrtunternehmen zu überholen.