Nachdem wir gestern bereits an dieser Stelle die besten Anwendungen des 3D-Drucks im All vorgestellt hatten, testeten nun auch deutsche Forscher den Metall 3D-Druck in der Schwerelosigkeit. Hierzu arbeitete die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung(BAM) mit Forschern der Technischen Universität im niedersächsischen Clausthal im Rahmen des Projekts „Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit” zusammen.
Das Projekt hatte zum Ziel herauszufinden, wie sich der 3D-Druck mit Pulver in der Schwerelosigkeit verhält, um dadurch eventuelle Rückschlüsse daraus ziehen zu können, ob sich diese Technologie und unter welchen Bedingungen sie sich beispielsweise von Astronauten einsetzen ließe, um damit Werkzeug oder Ersatzteile herzustellen.
Professor Dr. Jens Günster vor der extrangefertigten Anlage. Bild via BAM, Referat Unternehmenskommunikation
Hierzu verbrachten die Forscher den Zeitraum zwischen 11. und 15. September an Board einer A310. Von Bordeaux aus gestartet, tätigten Projektleiter Professor Dr. Jens Günster, der den Fachbereich Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe an der BAM leitet und zudem Professor für Hochleistungskeramik an der TU Clausthal tätig ist, zusammen mit seinem Team zahlreiche Experimente bei Parabelflügen.
Parabelflug mit der A310. Bild via BAM
Grundsätzlich funktioniert der Pulverdruck so, dass fließfähiges Pulver immer wieder aufgetragen, mit Bindemittel verklebt und auf diese Weise das gewünschte Objekt Schritt für Schritt aufgebaut wird. Dies funktioniert allerdings nicht so ohne Weiteres in der Schwerelosigkeit, da das Pulver unter diesen Bedingungen normalerweise umherfliegt. Dies führte dazu, dass sich die deutschen Forscher bei ihren Experimenten vorrangig auf den Pulverauftrag konzentrierten.
Zu diesem Zweck kam eine extra angefertigte Anlage zum Einsatz, die einerseits die hohen, bei einem Parabelflug geltenden Sicherheitsbestimmungen einhalten konnten und andererseits auch die gasflussunterstützte Pulverdesposition unterstützte. Bei diesem Verfahren, das von der BAM und der TU Clausthal bereits teilweise international patentiert wurde, wird ein Luft-Gasstrom durch die Pulverschichten gesaugt, um auf diese Art und Weise das Pulverbett mit dem darin befindlichen Objekt auch unter Schwerelosigkeit zu stabilisieren.
Das Team bei der Arbeit mit Metallpulver. Bild via BAM
Doch nicht nur für die Raumfahrt sind die Ergebnisse dieser Experimente relevant, sondern auch für die Industrie, wie Professor Jens Günster sagte: „Eine höhere Packungsdichte der Pulverpartikel und ein verbesserter Schichtauftrag für feinere, nicht fließfähige Pulver sind zwei wesentliche Vorteile gegenüber den konventionellen Schichtauftragsverfahren.”
Wie finden Sie das beschriebene Verfahren und welche Einsatzmöglichkeiten fallen Ihnen hierzu noch ein?
Ein ausführliches Interview mit Herrn Prof. Dr. Jens Günster finden Sie zudem hier.
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Diese Informationen stammen aus folgenden Quellen: Bundesanstalt für Materialforschung- und prüfung, TU Clausthal