Wie dank des 3D-Drucks der Weltraum erobert wird

Jeder hat vom Wettlauf ins Weltall gehört, der im 20. Jahrhundert stattfand. Der Kampf zwischen der Sowjetunion endete 1975, aber wussten Sie, dass ein neues Wettrennen im Weltraum entbrannt ist? Diesmal arbeiten Wissenschaftler auf der ganzen Welt daran, eine Reihe von Zielen zu erreichen, darunter die Besiedlung anderer Planeten und die Möglichkeit für Menschen, im Weltraum zu leben. Um dieses Ziel zu erreichen, ist der 3D-Druck eine der führenden Technologien, die für die Kolonisierung des Weltraums in Betracht gezogen wird, da er anpassungsfähig, kostengünstig und natürlich in der Lage ist, lokale Materialien zu verwenden – eine wichtige Voraussetzung, wenn wir wirklich auf andere Planeten vordringen wollen. Wir haben uns einige der vielen verschiedenen Möglichkeiten näher angesehen, wie die additive Fertigung eingesetzt wird, um ein Leben auf dem Mond oder auf anderen Planeten unseres Sonnensystems zu ermöglichen.

ICON und die NASA entwickeln ein 3D-gedrucktes Oberflächenhabitat für den Mars

In einem weiteren Projekt, das uns die zukünftige Erforschung des Weltalls näher bringen soll, hat sich die NASA dem 3D-Druck zugewandt und dabei insbesondere auf die Expertise des berühmten 3D-Druck-Konstruktionsunternehmens ICON zurückgegriffen. Im Rahmen des neuesten Projekts, das sich mit den Möglichkeiten der Schaffung von Lebensräumen auf anderen Planeten befasst, hat das Startup kürzlich bekannt gegeben, dass es in Zusammenarbeit mit dem Architekturbüro BIG-Bjarke Ingels Group ein simuliertes Oberflächenhabitat für den Mars in 3D drucken wird, das das erste seiner Art sein wird. Mit dem Namen MARS DUNE ALPHA wird die schätzungsweise 1.700 Quadratmeter große Struktur verwendet, um ein realistisches Mars-Habitat in der einjährigen Mars-Mission-Analogstudie der NASA zu simulieren. Sobald die Produktion abgeschlossen ist, wird das Modell an das Johnson Space Center der NASA in Houston, Texas, geliefert.

Bild: ICON

Ist ein Leben auf dem Mars dank 3D-Druck möglich?

Seit 2014 führt die NASA einen Wettbewerb mit dem Namen „3D-Printed Habitat Challenge“ durch, bei dem es darum geht, sich Strukturen vorzustellen, die im Weltall 3D-gedruckt werden könnten, um Leben auf einem anderen Planeten als der Erde zu ermöglichen. Eines der Projekte, das vor einigen Jahren ausgezeichnet wurde, war das MARSHA-Projekt, das ein Konzept für 3D-gedruckte Häuser auf dem Mars entwickelte. Das amerikanische Unternehmen AI Spacefactory steht hinter diesen kegelförmigen Strukturen, die 34 Quadratmeter groß sind. Für die Errichtung der kleinen Häuser würden die auf dem roten Planeten vorhandenen Ressourcen genutzt, so dass keine Materialien von der Erde transportiert werden müssten. Schließlich wurde MARSHA mit einem doppelschaligen System konzipiert, um die bewohnbaren Räume von den strukturellen Zwängen zu isolieren, die durch die Temperaturschwankungen auf dem Mars entstehen.

Bild: AI Spacefactory

3D-gedruckte Raumanzüge zur Besiedlung des roten Planeten

Es ist kein Geheimnis, dass viele Projekte entwickelt werden, um zum Mars zu gelangen. Es ist wichtig zu wissen, wie wir dorthin gelangen, aber es ist mindestens genauso wichtig zu wissen, wie die Menschheit dort überleben könnte. Aus diesem Grund arbeiten Unternehmen wie die NASA und die Europäische Weltraumorganisation (ESA) an diesem Thema. Zu diesem Zweck hat das 2011 gegründete Unternehmen Mars One einen Raumanzug entwickelt, der mit Hilfe von 3D-Technologien hergestellt wird. Dank der Digitalisierung und der additiven Fertigung hat das Unternehmen einen Anzug entwickelt, der perfekt an die Morphologie der Astronauten angepasst ist, um das Überleben auf dem Mars zu sichern.

Bild: Mars One

Zebro-Roboter ebnen den Weg zur Besiedlung des Mars

Forscher der Technischen Universität Delft haben eine weitere Möglichkeit gefunden, 3D-Druck für den Bau von Teilen auf dem Mars einzusetzen – diesmal mit Robotern! Die Delfter Zebro-Schwarmroboter wurden entwickelt, um unterirdische Wohnräume auf dem roten Planeten zu graben und die Wände mithilfe von 3D-Druck mit marsianischen Materialien zu verfestigen. Die Schwärme von autonomen Robotern funktionieren ähnlich wie Ameisen, die eine Kolonie bilden, miteinander kommunizieren und sich die Aufgaben beim Graben unter der Erde teilen. Die Wissenschaftler hoffen, dass das Leben unter der Erde für den Menschen auf dem Mars besser geeignet ist, da die starken Temperaturschwankungen auf dem Planeten weniger auffällig sind. Die ESA selbst hat die Bedeutung des Projekts erkannt und dem Team einen Zuschuss für die weitere Entwicklung des Projekts gewährt.

Luyten und der 3D-Druck von Teilen auf dem Mond

Wie viele andere Unternehmen hat sich auch Luyten auf die additive Fertigung innerhalb der Weltraumforschung spezialisiert. Im Rahmen des Meeka-Projekts arbeitet der australische 3D-Druckerhersteller mit der University of New South Wales (UNSW) zusammen. Ziel dieses Programms ist es, mit dem Platypus Galacticus 3D-Drucker Teile auf dem Mond zu bauen. Mit dieser Technologie und aus Regolith, einem Mondmaterial, hofft das Unternehmen, Strukturen von bis zu 12 Metern Länge und 9 Metern Höhe bauen zu können. Um baubare Gebiete zu identifizieren, plant Luyten außerdem, Rover zu Platypus Galacticus zu schicken. Einige werden die Gebiete untersuchen, während andere Regolith sammeln werden.

Bild: Luyten

3D-Bioprinting im Weltall

Das Leben im Weltraum ist offensichtlich nicht immer angenehm, denn die fehlende Schwerkraft beeinträchtigt die Knochen und Muskeln der Astronauten erheblich. Deshalb haben ESA-Forscher an einem 3D-Bioprinting-Projekt gearbeitet, um Haut- und Knochenproben zu entwerfen. Das Druckverfahren wurde in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt, um zu beweisen, dass es auf den Weltall übertragen werden kann, und zwar unter Mikrogravitationsbedingungen. Wenn Astronauten auf ihren Reisen einen 3D-Biodrucker zur Verfügung hätten, könnten sie auf medizinische Notfälle reagieren – im Falle von Verbrennungen beispielsweise könnte die Besatzung im Weltall neue Haut drucken. Im Fall der ESA wurden mehrere Haut- und Knochenproben aus Plasma, Methylzellulose und Alginat 3D-gedruckt.

Mit menschlichen Hautzellen gedruckte Probe unter Verwendung von menschlichem Blutplasma als nährstoffreiche Biotinte (Bild: ESA – SJM Photography)

Moon Village, die 3D-gedruckte Mondbasis

Mit 3D-Druckern lassen sich heute alle möglichen Teile drucken, von Autos über Häuser bis hin zu Organen. Das Potenzial dieser Technologie ist enorm, und die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ist sich dessen bewusst. In Zusammenarbeit mit Russland und China will die ESA eine Mondbasis namens „Moon Village“ in 3D drucken. Um dies zu erreichen, wollen die Wissenschaftler Materialien vom Mond verwenden, da der Transport von Materialien von der Erde zu teuer ist. Aus diesem Grund arbeiten Experten der additiven Fertigung und der Raumfahrtindustrie seit mehreren Jahren daran, die Durchführbarkeit des Projekts zu untersuchen, das im Moment machbar erscheint.

Das Moonrise-Projekt

Im Januar 2021 ist es einem Forscherteam der Technischen Universität Braunschweig und des Laser Zentrums Hannover (LZH) erstmals gelungen, Regolith in 3D zu drucken. Für das „Moonrise“ genannte Experiment rüsteten die Wissenschaftler einen Mondrover mit einem Laser aus, um lunares Material zu schmelzen und Regolith zu gewinnen. Nach diesem Schritt setzten die Forscher den IRAS MIRA3D Rover ein, ein Mondfahrzeug, das speziell für den 3D-Druck im Weltall entwickelt wurde. Dank dieses Fahrzeugs konnte das Projektteam nach eigenen Angaben Objekte aus Regolith entwerfen. Eine Premiere, die in Zukunft das Feld möglicher Konstruktionen auf dem Mond öffnen könnte.

Bild: LZH

3D-gedruckte Bio-Klebepflaster

Im Rahmen der Weltraummission cosmic kiss, bei der verschiedene Tests von Astronauten auf der ISS durchgeführt werden, hat der deutsche Astronaut Matthias Mauerer kürzlich den Einsatz von bioprinted Pflastern im Weltall getestet. Die Bioprint FirstAid, wie die innovativen Pflasterstrips genannt werden, sollen in Zukunft die medizinische Erstversorgung in unwirtlichen Gebieten oder unter extremen Bedingungen im Weltall erleichtern. Der handgehaltene, mechanische Biodrucker wird direkt auf die gewünschte Hautstelle aufgetragen und druckt dort mit einer speziellen Biotinte sofort einen pflasterähnlichen Streifen. Aufgrund der kompakten Form und der einfachen Handhabung des Druckers sehen die Wissenschaftler, die hinter dem Projekt stehen, einen möglichen zukünftigen Einsatz in Arztpraxen, aber auch in komplexen Gebieten wie im Weltall oder auf der Erde, beispielsweise in der Arktis.

Das LavaHive-Projekt

Wir haben bereits darüber berichtet: Im März 2015 startete die NASA den Wettbewerb „3D Printed Habitat Challenge“. Unter den 160 Einsendungen stach der Jury eine besonders ins Auge. Das Konzept mit dem Namen LavaHive wurde von Mitgliedern des Europäischen Astronautenzentrums und der österreichischen Gruppe Liquifer Systems entwickelt. Wie beim Moonrise-Projekt war die Idee der Forscher, Regolith als 3D-Druckmaterial zu verwenden. Das LavaHive-Projekt umfasst ein aufblasbares zentrales Habitat im Weltall, dessen Wände mit 3D-gedrucktem Mondmaterial verstärkt sind. Um einen ausreichend großen Lebensraum zu erhalten, ist dieser aufblasbare Bereich mit drei Unterhabitaten durch eine Art Tunnel verbunden, der ebenfalls 3D-gedruckt ist.

Bild: LavaHive

Was halten Sie von diesen spannenden Projekten für den 3D-Druck im Weltall? Teilen Sie uns Ihre Eindrücke und Erfahrungen mit und kontaktieren Sie uns. Möchten Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach? Registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter und folgen Sie uns auf Facebook und Twitter, um stets auf dem Laufenden zu bleiben! Außerdem sind wir auch auf XING und LinkedIN zu finden.