3D-Drucker bei Parabelflug erfolgreich getestet
Der 3D-Druck im Weltraum ist kein Mythos mehr und es ist bekannt, dass es möglich ist, 3D-Teile in einer so anspruchsvollen Umgebung zu entwerfen, in der die Schwerkraft offensichtliche Einschränkungen und Hindernisse mit sich bringt. Zahlreiche Projekte haben bewiesen, dass man an Bord eines Raumschiffs verschiedenste Komponenten herstellen kann. Dazu gehört auch die LASED-Maschine, die für Laser Ablation and Sintering Enabling Deposition steht. Dabei handelt es sich um einen kompakten 3D-Drucker, der sowohl Nanopartikel erzeugen, Materialien über eine Düse auftragen als auch Pulver sintern kann. Diese Funktionen sind schon bemerkenswert, aber es kommt noch hinzu, dass er auch in der Mikrogravitation drucken kann. Bisher wurde sie erfolgreich an Bord einer Boeing getestet, bei einem Parabelflug, der 23 bis 25 Sekunden Mikrogravitation ermöglichte.
Masoud Mahjouri-Samani ist Professor in der Abteilung für Elektrotechnik und Informatik an der Auburn University. Wenn er die LASED-Maschine beschreibt, erklärt er: „Es handelt sich um eine voll funktionsfähige Maschine. Alles ist integriert. Man kann sie so programmieren, dass sie komplexe Aufgaben in 20 Sekunden erledigt. Im Weltraum, ohne diesen Zeitdruck, kann sie sogar noch mehr tun.“ Konkret ist sie nur 60 cm lang und verbraucht weniger als 500 Watt, was sie extrem praktisch für Anwendungen an Bord eines Raumschiffs macht, wo jeder Quadratmeter zählt.
Von links nach rechts: Colton Bevel, Masoud Mahjouri-Samani und Aarsh Patel vor dem 3D-Drucker LASED.
Ziel war es, eine Lösung zu entwickeln, die Teile unter Mikrogravitationsbedingungen in 3D drucken kann, um lange und teure Lieferketten zu vermeiden. Einen 3D-Drucker im Weltraum dabei zu haben, bietet Astronauten eine große Freiheit, insbesondere wenn sie flexible elektronische Bauteile benötigen. Auf diese Art von Anwendungen hat sich das Team um Masoud Mahjouri-Samani zunächst konzentriert.
Um die LASED-Maschine zu testen, flogen sie mehrere parabolische Bögen in einer modifizierten Boeing 727. Und die Ergebnisse können sich sehen lassen. Der Professor erklärt: „Andere Systeme benötigen manchmal mehrere Flüge, um einen brauchbaren Ausdruck zu erhalten. Unseres hat bei der ersten Parabel perfekt funktioniert. Nachdem die geplanten Tests abgeschlossen waren, hatten wir Zeit, weitere Schüsseln zu drucken. Wir hatten eine Fehlermarge eingeplant, die wir aber nicht brauchten. Wir hatten noch Zeit, also druckten wir mehr. Die eigentliche Frage war jedoch, ob man in der Schwerelosigkeit drucken kann. Die Antwort lautete „Ja“. Der Drucker ist hochgradig automatisiert. Man drückt einfach auf „Drucken“ und lässt es geschehen. Er war stabil, konsistent und präzise„.
Um diese Behauptung zu untermauern, wurden mehrere Vergleiche durchgeführt. Nach den Parabelflügen hat das Team die Dicke, Rauheit, Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften der 3D-gedruckten Teile gemessen. In Zukunft soll noch mehr möglich sein! Masoud Mahjouri-Samani möchte nämlich Halbleiter drucken, ebenfalls während eines Parabelflugs. Er kommt zu dem Schluss:
Wir könnten auch andere Ideen einfließen lassen, um die Weltraumumgebung besser zu simulieren. Wenn der Drucker in 0G so gut funktioniert, sollten wir vielleicht in Erwägung ziehen, einen Drucker in den Weltraum zu schicken. Er ist stabil, präzise und effizient – genau das, was man im Orbit oder darüber hinaus braucht. Dies ist ein kleiner Schritt für unseren Drucker, aber ein riesiger Schritt für die Herstellung im Weltraum.
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*Bildnachweise: Universität Auburn
