3D-gedruckte Batterien aus Mond- und Marsregolith

Die letzte Mondlandung mit Besatzung ist zwar schon fünfzig Jahre her, aber das bedeutet nicht, dass der Wunsch der Menschheit, nach den Sternen (oder Planeten) zu greifen, nachgelassen hat. In den letzten Jahren scheinen die Bemühungen, andere Teile unseres Sonnensystems nicht nur zu erreichen, sondern letztlich zu erobern, geradezu wiederaufgelebt zu sein. Und die additive Fertigung steht bei diesen Bemühungen an vorderster Front. Erst letzte Woche wurde bekannt gegeben, dass die University of Texas at El Paso (UTEP) an einem Projekt beteiligt ist, das die Nachhaltigkeit künftiger Mond- und Marsmissionen maximieren soll. Sie erhielt 615.000$, um mit Hilfe des 3D-Drucks zu lernen, wie man wiederaufladbare Batterien aus Mond- und Marsregolith herstellen kann.

Das Projekt ist Teil eines größeren Vorhabens, das nicht nur die Rückkehr zum Mond und sogar zum Mars ermöglichen soll, sondern möglicherweise auch den Arbeitseinsatz von Menschen vor Ort. Der Schlüssel dazu, ist die Verringerung des Nutzlastgewichts und des Totvolumens. Dafür ist der 3D-Druck in mehrfacher Hinsicht hervorragend geeignet. In diesem Fall ist der Hauptvorteil die Möglichkeit der einfachen Herstellung vor Ort. Mit Hilfe des 3D-Drucks könnte es möglich sein, auf dem Mond oder dem Mars eine Infrastruktur mit Wohnmodulen, Stromerzeugung und Energiespeichern zu entwickeln. Das jüngste Projekt zielt auf Letzteres ab und ermöglicht es den Wissenschaftlern, Batterien herzustellen, die für die Stromversorgung von kleinen Raumfahrzeugen, tragbaren Stromversorgungsgeräten, Robotern und groß angelegten Energiesystemen auf anderen Planeten benötigt werden.

Die NASA untersucht, wie der 3D-Druck für verschiedene Projekte in der Weltraumforschung eingesetzt werden könnte, darunter auch 3D-gedruckte Häuser auf dem Mond und dem Mars (Bild: NASA)

Der 3D-Druck von Batterien im Weltall

Die Arbeit der UTEP ist Teil eines größeren 2,5 Millionen Dollar Projekts, an dem die Youngstown State University (YSU), der 3D-Druckerhersteller Formlabs sowie ICON beteiligt sind. Und sowohl die UTEP- als auch die NASA-Forscher haben bereits Fortschritte erzielt, wie ein kürzlich veröffentlichter Artikel der American Chemical Society mit dem Titel „What Would Battery Manufacturing on the Moons and Mars Look Like?“ zeigt. Dabei werden zwei verschiedene 3D-Druckverfahren, die Materialextrusion (ME) und die Vat-Photopolymerisation (VPP), untersucht, um auf den Planeten formveränderliche Batterien herzustellen, die die Leistung bestehender herkömmlicher Batterien weit übertrifft.

Alexis Maurel, französischer Fulbright-Stipendiat in der UTEP-Abteilung für Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau, erklärt: „Dieses Projekt mit der NASA ist eine Gelegenheit, das Fachwissen der UTEP in den Bereichen Energiespeicherung und 3D-Druck zu demonstrieren. Die additive Fertigung scheint ein einzigartiger Ansatz für die Herstellung formveränderlicher Batterien zu sein. Sie ermöglicht den Einsatz von Menschen im Weltraum und auf der Oberfläche des Mondes und des Mars, wo die Versorgung mit Fracht nicht so leicht möglich ist.“

Die Batterien werden sich von denen, die wir von der Erde kennen, unterscheiden, da wir üblicherweise Lithium-Ionen-Batterien verwenden. Diese können allerdings weder auf dem Mond noch auf dem Mars eingesetzt werden, da das Lithium dafür zu knapp ist. Stattdessen konzentrieren sich die Forscher auf die Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien, da Natrium wesentlich häufiger vorkommt. Darüber hinaus wird einer der ersten Schritte des Projekts die Gewinnung von Batteriematerialien und Vorläufern aus Mond- und Marsregolith sein. Inzwischen hat das Team bereits Ausgangsstoffe aus Verbundharz für jeden Teil der Natrium-Ionen-Batterie entwickelt. Gleichzeitig hat das Team des NASA Marshall Space Flight Center und des Ames Research Center 3D-gedruckte Verbundtinten entwickelt, die für die Materialextrusion verwendet werden können.

Die UTEP spielt eine maßgebliche Rolle bei dem 3D-Druck wiederaufladbarer Batterien aus Mond- und Marsregolith (Bild: The University of Texas at El Paso)

Es ist äußerst interessant zu sehen, auf welche innovative Weise der 3D-Druck eingesetzt wird, um die Menschheit bei der Erforschung des Weltraums zu unterstützen. Die Batterien könnten außerdem auch für Anwendungen hier auf der Erde genutzt werden, so die UETP. Beispielsweise könnten sie in 3D-gedruckte Betonwände eingebettet und an eine Solaranlage angeschlossen werden, um kompakte, autonome Häuser für die Katastrophenhilfe und in Entwicklungsländern zu schaffen.

Außerdem könnten die Batterien auch für Anwendungen hier auf der Erde genutzt werden, betont die UETP. Beispielsweise könnten sie in 3D-gedruckte Betonwände eingebettet und an eine Solaranlage angeschlossen werden, um kompakte, autonome Häuser für die Katastrophenhilfe und in Entwicklungsländern zu schaffen. HIER können Sie mehr darüber erfahren, wie die Teams versuchen, die Batterien mit Regolith in 3D zu drucken.

Was halten Sie von dem 3D-Druck von Batterien aus Mond- und Marsregolith? Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook oder LinkedIN mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter.

*Titelbildnachweis: JR Hernandez / UTEP Marketing and Communications