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Mitsubishi Electrics: neue Technologie sorgt für Freiformdruck von Satellitenantennen im Weltall

Am 24. Mai 2022 von Bianca Z. veröffentlicht

Mitsubishi ist schon lange nicht mehr nur im Automobilbereich tätig. Der japanische Hersteller von elektrischen und elektronischen Produkten bedient sich seit geraumer Zeit auch an der Technologie der additiven Fertigung und den damit verbundenen neuen Marktfeldern. Wie das Unternehmen bekannt gab, habe man nun eine neue Technologie für die additive Fertigung im Weltraum entwickelt, welches die Kombination von lichtempfindlichem Harz und ultraviolettem Licht für den 3D-Druck von Satellitenantennen im Vakuum innerhalb des Weltraum nutzt.

Mit der Entwicklung des neu entwickelten flüssigen Harz zielt das Unternehmen in erster Linie auf die Herausforderung von der Herstellung von kleinen, kostengünstigen Raumfahrzeugbussen mit großen Strukturen ab. Somit kann man also Reflektoren für Hochleistungsantennen additiv herstellen und ermöglicht in weiterer Folge auch die Verbesserung von Strukturen von Raumfahrzeugen, die somit dünner und leichter werden.

Mitteldruck mit einer ultravioletten Lichtquelle in einem Vakuum unter 0,2 kPa (Bild: Mitsubishi Electrics)

Hohe Designanforderungen für die neue Technologie von Mitsubishi

Die drei Hauptanforderungen an das Design von Raumfahrzeugantennen bestehen im weitesten Sinne aus: Gewinn, Bandbreite und Gewicht. Der maximal zu erwirtschaftende Gewinn und die große Bandbreite benötigen eine große Apertur, jedoch für den wirtschaftlichen und orbitalen Einsatz müssen die Antennen trotz alldem leicht und klein genug sein, sodass sie in eine Trägerrakete hinein passen. Und in diesem Fall kommt der innovative Ansatz von Mitsubishi Electrics ins Spiel: durch den harzbasierten Fertigungsansatz wird die effiziente Realisierung von Antennen mit hoher Verstärkung, großer Bandbreite und großer Apertur ermöglicht.

Dank Mitsubishis Entwicklung eines eigenen 3D-Druckers, der seinen Fokus auf das Extrudieren von für das Vakuum ultraviolett aushärtende Harz legt, kann man zukünftig im Weltraum additive Teile auch mit einen geringerem Stromverbrauch herstellen. Insgesamt bietet der 3D-Drucker für die aus Harz hergestellten Antennen im Vakuum etliche Vorteile: so ist die Größe der Antenne nicht durch die Herstellungsmethode des 3D-Drucks begrenzt und auch die Notwendigkeit von Antennenstrukturen entfallen. Ausserdem ermöglicht der von Mitsubishi entwickelte 3D-Drucker die Möglichkeit der Gewichts- und Breitenreduzierung, was somit zur Verringerung des Satellitengewichts und der Startkosten beiträgt.

Extrusion und Aushärtung im Vakuum mit weltweit ersten lichtempfindlichem Harz

Der wohl größte Vorteil, den die neue Technologie mit sich bringt, ist, dass das für den 3D-Druck verwendete lichtempfindliche Harz für die Extrusion und Aushärtung im Vakuum geeignet ist. Normalerweise haben handelsübliche Harze ein niedriges Molekulargewicht wie auch einen hohen Dampfdruck und sind unter anderem deshalb nicht für Vakuumanwendungen geschaffen, da sie vorzeitig polymerisieren. Im Fall von Mitsubishi wird eine Oligomerbasis mit hohem Molekuargewicht und niedrigem Dampfdruck verwendet – gemischt mit einem vakuumstabilen Weichmacher auf Basis eines nichtflüchtigen Polyphenylethers – um somit die passende Viskosität zu erreichen. Bei erfolgreicher Polymerisierung wird das Harz zu einem Feststoff, der eine Hitzebeständigkeit von mindestens 400°C aufweist – eine Temperatur, die über der maximalen Hitze innerhalb der Umlaufbahn liegt. Da für die Polymerisation und Aushärtung Sonnenlicht verwendet wird, ist keine separate UV-Lichtquelle nötig, was einen geringeren Stromverbrauch mit sich bringt.

Schema (links) und Foto (rechts) des 3D-Druckers (Bild: Mitsubishi Electrics)

Mitsubishi Electrics plant auch in der Zukunft Technologien und Lösungen auf den Markt zu bringen, die globale Probleme beseitigen und zur Vereinfachung von Anwendungen wie der Erdbeobachtung dienen sollen. Wenn Sie mehr über das spannende Projekte von Mitsubshi erfahren wollen, dann finden Sie HIER weitere Informationen.

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*Titelbildnachweis: Mitsubishi Electrics

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