{"id":59884,"date":"2024-11-22T00:01:07","date_gmt":"2024-11-21T23:01:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=59884"},"modified":"2024-11-21T19:02:16","modified_gmt":"2024-11-21T18:02:16","slug":"formnext-am-raumfahrt-anwendungen-und-potentiale-221120241","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/formnext-am-raumfahrt-anwendungen-und-potentiale-221120241\/","title":{"rendered":"Formnext gibt Anwendungen und Potentialen von AM in der Raumfahrt eine B\u00fchne"},"content":{"rendered":"

Wie jedes Jahr war auch die Formnext 2024<\/a> ein Abzugsbild davon, was die AM-Industrie derzeit bewegt und in welche Richtung die Trends der nahen Zukunft gehen werden. Lag der Fokus im letzten Jahr noch auf Automotive und Nachhaltigkeit<\/a>, konnten wir dieses Jahr eine verst\u00e4rkte Pr\u00e4senz von 3D-Metalldruck-Technologien und Anwendungen aus der Raumfahrt feststellen. Dies zeigte sich einerseits direkt an den St\u00e4nden der Aussteller durch vorgestellte Use Cases und innovative 3D-Druck-Anlagen, andererseits auch im Rahmenprogramm, wo zahlreiche Konferenzen und Vortr\u00e4ge sich der Verarbeitung von Metall und der additiven Fertigung f\u00fcr die Raumfahrt<\/a>\u00a0widmeten. In einem vorherigen Beitrag haben wir die innovativen Metallanwendungen auf der Formnext<\/a> bereits beleuchtet. Im Folgenden werden wir daher er\u00f6rtern, warum AM in der Raumfahrt verst\u00e4rkt eingesetzt wird, welche Herausforderungen nach wie vor bestehen und welche L\u00f6sungen dazu verhelfen, das Potential des 3D-Drucks in diesem Feld auszusch\u00f6pfen.<\/p>\n

Die additive Fertigung wird in der Raumfahrt vorwiegend f\u00fcr Komponenten f\u00fcr Raumfahrtzeuge<\/a> verwendet, darunter beispielsweise Teile f\u00fcr den Antrieb von Raketen, Verbrennnungskammern, Injektorenk\u00f6pfe und Pumpsysteme. Ein weiteres wichtiges Anwendungsfeld liegt in der Herstellung von In-Space-Strukturen, das hei\u00dft von Elementen, die im Weltall und teilweise aus Weltraummaterial gefertigt werden. Beispiele hierf\u00fcr sind Landebahnen und Baukonstruktionen<\/a> aus Mars- oder Mondregolith.<\/p>\n

\"\"

Bild: ICON<\/p><\/div>\n

AM erm\u00f6glicht es, verschlungene, komplexe Designs zu erzielen und bei Raketenantrieben K\u00fchlsysteme in einem Fertigungsschritt zu integrieren. In vielen Anwendungsbeispielen f\u00fchren additiv gefertigte Teile zu einer erh\u00f6hten Leistung. Das liegt auch daran, dass zum Teil ma\u00dfgeschneiderte Materialien mit spezifischen Eigenschaften verwendet werden, die den Bed\u00fcrfnissen der Industrie gerecht werden. Die genannten Vorteile treffen nicht nur auf Komponenten zu, sondern auch auf In-Space-Strukturen. Die additive Fertigung ist flexibel und bedarfsgerecht, sorgt f\u00fcr eine hohe Pr\u00e4zision bei geringem bis mittlerem Energieverbrauch und wird f\u00fcr ihre Materialeffizienz gesch\u00e4tzt, wie wir im Vortrag von Mohammad Azami von Concordia Aerospace Robotics Lab lernen konnten. Trotzdem werden traditionelle Verfahren wie Gie\u00dfen und Sintern von Regolithbeton nach wie vor aufgrund ihrer Schnelligkeit f\u00fcr die Fertigung von Bauteilen mit einfachen Geometrien herangezogen.<\/p>

\"\"<\/a><\/div>\n

AM-Verfahren f\u00fcr die Raumfahrt und bestehende Herausforderungen<\/strong><\/h3>\n

Bleiben wir jedoch bei der additiven Fertigung, stellen wir fest, dass vor allem LPBF<\/a> verwendet wird und mehr und mehr auf DED<\/a> gesetzt wird. The Exploration Company etwa konzentriert sich derzeit auf das Pulverbettschmelzen, zieht aber DED f\u00fcr 2025 in Betracht. Das deutsche Unternehmen ponticon<\/a> stellt industrielle High-Speed DED-Systeme her und sein Dynamic Material Deposition-Verfahren wurde f\u00fcr die Verkleidung des Antriebs der Ariane 6 verwendet. Bei diesem Verfahren wird das Pulver geschmolzen, wenn es noch in der Luft ist, und auf diese Weise kann eine bemerkenswerte Pr\u00e4zision erreicht werden.<\/p>\n

\"\"

Am Stand von ponticon auf der Formnext. (Bild: 3Dnatives)<\/p><\/div>\n

Das DED-Verfahren umgeht so ein Problem, das beim Pulverbettschmelzen im Raumfahrt-Sektor zu den gr\u00f6\u00dften Herausforderungen geh\u00f6rt, n\u00e4mlich der Entpulverung komplexer Teile. Zwar k\u00f6nnen innere K\u00fchlkan\u00e4le und anspruchsvolle Konstruktionen mittels AM umgesetzt werden, allerdings ist es schwierig, diese K\u00fchlleitungen im Anschluss ordentlich zu reinigen. Bleibt Pulver in diesen Kan\u00e4len zur\u00fcck, k\u00f6nnen die Fl\u00fcssigkeiten nicht flie\u00dfen, sodass die Gefahr besteht, dass das Triebwerk schmilzt oder zerst\u00f6rt wird. Auch die zunehmende Komplexit\u00e4t der Teile ist und bleibt eine \u00a0Herausforderung. \u201cWir drucken 100 K\u00fchlkan\u00e4le in ein Teil mit einer Wandst\u00e4rke von 4 mm, das ist eine echte Herausforderung,\u201d<\/em> sagt Maximilian Strixner von The exploration Compnay, ein Unternehmen, das mit Nyx eine modulare und wiederverwendbare Raumkapsel entwickelt hat.<\/p>\n

F\u00fcr die additive Fertigung im Weltraum<\/a> selbst sind die Rahmenbedingungen anders als f\u00fcr den Druck von Teilen auf der Erde und In-Space-Anwendungen stehen daher vor besonderen Anforderungen und Problemen. Auf dem Mond herrscht beispielsweise keine konstante Temperatur vor und die extremen Temperaturschwankungen erschweren die Herstellung von Teilen. Au\u00dferdem beeintr\u00e4chtigen die Auswirkungen der geringen Schwerkraft<\/a> die Produktion von Teilen und Baukonstruktionen.<\/p>\n

Eine weitere Challenge, mit der sich Anwender der additiven Fertigung im Raumfahrt-Sektor konfrontiert sehen \u2013 egal, ob auf der Erde oder im All \u00a0\u2013 \u00a0sind die Kosten. Dies liegt vor allem an den hohen Materialkosten mit ihren spezifischen, erforderlichen Merkmalen. Tobias Stiggen von ponticon GmbH erkl\u00e4rte in seinem Vortrag, dass rund zwei Drittel der Gesamtkosten des gezeigten Beispiels \u2013 die Verkleidung des Ariane 6-Antriebs \u2013 auf das Material zur\u00fcckzuf\u00fchren sind. Die Kosten der Hardware, in diesem Fall ein Drucksystem von ponticon, fielen im Vergleich dazu relativ gering aus.<\/p>\n

\"\"

Tobias Stiggen erkl\u00e4rt die Vorteile der DED-Technologie f\u00fcr den Raketenantrieb. (Bild: 3Dnatives)<\/p><\/div>\n

Ein weiterer Grund f\u00fcr die hohen Kosten ist, dass der Fokus der Luft- und Raumfahrt-Industrie auf leistungsstarken und leichten Teilen liegt. Konzentriert sich die Automobilbranche auf die Kostenoptimierung pro Teil, ist die Raumfahrt bestrebt, das Gewicht der Teile zu reduzieren. Bill Bihlman von SAE International merkte in seinem Vortrag zu \u201cMaterial Qualification for Aerospace and Automotive AM Serialized Part Production\u201d an, dass Teile f\u00fcr Luft- und Raumfahrt rund zehn mal mehr kosten, als Teile f\u00fcr die Automobilindustrie!<\/p>\n

Leistungsstarke Materialvielfalt f\u00fcr Anwendungen in der Raumfahrt<\/strong><\/h3>\n

Wenngleich der Preis eine wichtige Rolle spielt, steht die Leistung der eingesetzten Materialien und deren Best\u00e4ndigkeit an erster Stelle. So sehen wir diverse Metalle und Legierungen aber auch neu entwickelte Materialien und Verbundwerkstoffe in der Raumfahrt. The Exploration Company verwendet f\u00fcr seine Anwendungen etwa Kupferlegierungen wegen ihrer W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit und Legierungen auf Nickelbasis wegen ihrer mechanischen Festigkeit und chemischen Best\u00e4ndigkeit. SAE setzt ebenfalls auf Legierungen, aber auch auf Aluminium und f\u00fcr Kleinserienteile auf Titan.<\/p>\n

F\u00fcr die Fertigung im All kommen dort vorherrschende Materialien zum Einsatz oder Verbundwerkstoffe<\/a>. Concordia Aerospace Robotics Lab etwa empfiehlt ein Kompositmaterial aus PEEK und Regolith. Dieses erf\u00fcllt die Anforderungen der NASA bez\u00fcglich der Abgasquote und weist eine hohe Strahlungs- und Chemikalienbest\u00e4ndigkeit auf. Durch die Einbindung von Regolith in PEEK konnten dar\u00fcber hinaus die Kosten gesenkt werden, wie die Ergebnisse zeigen. Bei 50 % Gewichtsanteil Regolith in PEEK, entsprach die Kostenreduktion ebenfalls 50 %.<\/p>\n

\"\"

Mohammad Azami von Concordia Aerospace Robotics Lab (Bild: 3Dnatives)<\/p><\/div>\n

In der gesamten AM-Branche war im letzten Jahr ein verst\u00e4rkter Trend hin zum 3D-Druck mit Silikon<\/a> festzustellen. Dieses Material h\u00e4lt auch Einzug in die Raumfahrt. In einem eigenen Beitrag auf der Formnext 2024, \u201cTransforming Aerospace with silicone and soft composites 3D printing\u201d, stand dieses Material im Mittelpunkt. Julien Barthes von 3DEUS DYNAMICS stellte dessen Pulververfahren mit Silikon vor und wie das Unternehmens w\u00e4hrend des Druckprozesses neue weiche Verbundwerkstoffe entwickelt. Der Vorteil dabei ist, dass herk\u00f6mmliches Spritzguss-Silikon auch f\u00fcr den 3D-Druck verwendet werden kann und kein Abfall anf\u00e4llt, da recyceltes Pulver wiederverwendet werden kann. Au\u00dferdem wied Barthes darauf hin, dass w\u00e4hrend des AM-Prozesses die M\u00f6glichkeit besteht, das Material zu wechseln, sodass ein einziges Teil mit zwei Texturen und ma\u00dfgeschneiderten mechanischen Eigenschaften sowie komplexen Geometrien gefertigt werden kann. \u201eSie k\u00f6nnen w\u00e4hrend des Druckprozesses Pulver hinzuf\u00fcgen, das Material manipulieren und w\u00e4hrend des Prozesses Verbundwerkstoffe herstellen<\/em>,\u201c fasste Barthes zusammen und erkl\u00e4rte, dass das Unternehmen auf diese Weise einen neuen flammhemmenden und weichen Verbundwerkstoff herstellte, der sich f\u00fcr Bauteile eignet, welche Feuer ausgesetzt sind, wie das in der Raumfahrt der Fall ist.<\/p>\n

Ein Blick in die Zukunft <\/strong><\/h3>\n

Mit dem umfangreichen Formnext-Aufgebot an Anwendungen und Fachbeitr\u00e4gen zum Thema Aerospace steht unweigerlich fest, dass die additive Fertigung mehr und mehr in diesen Sektor einzieht. Auch wenn wir dieses Jahr einige bemerkenswerte Innovationen in der Raumfahrt beobachten durften \u2013 den Start von Ariane 6, das weltweit gr\u00f6\u00dfte metallgedruckte Raketentriebwerk von Eplus3D und LEAP 71 und viele mehr \u2013 \u00a0bleiben einige Herausforderungen bestehen, wie wir weiter oben gesehen haben. Dennoch birgt AM in der Raumfahrt ein beachtliches Potential, das noch nicht vollends ausgesch\u00f6pft ist. Neben Leichtbau, hochkomplexen Geometrien und leistungsstarken neuen Materialien, die Raketen schneller, effizienter und nachhaltiger machen, werden wir in naher Zukunft auch immer h\u00e4ufiger von 3D-Druck im Weltraum selbst lesen und h\u00f6ren.<\/p>\n

\"\"

Im Rahmen der Formnext 2024. wurde das bisher weltweit gr\u00f6\u00dfte metallgedruckte Raketentriebwerk von Eplus3D und LEAP 71 pr\u00e4sentiert. (Bild: 3Dnatives)<\/p><\/div>\n

Was halten Sie vom verst\u00e4rkten Einzug der additiven Fertigung in die Raumfahrt? Teilen Sie uns Ihre Meinung mit und kontaktieren Sie uns. M\u00f6chten Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach? Registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>\u00a0und folgen Sie uns auf\u00a0Facebook,<\/a>\u00a0um stets auf dem Laufenden zu bleiben! Au\u00dferdem sind wir auch auf\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0zu finden.<\/p>\n

*Titelbildnachweis: Pixabay<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Wie jedes Jahr war auch die Formnext 2024 ein Abzugsbild davon, was die AM-Industrie derzeit bewegt und in welche Richtung die Trends der nahen Zukunft gehen werden. Lag der Fokus im letzten Jahr noch auf Automotive und Nachhaltigkeit, konnten wir…<\/p>\n","protected":false},"author":6102,"featured_media":59898,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"content-type":"","footnotes":""},"categories":[49,159,153],"tags":[],"class_list":["post-59884","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-aktuelles","category-formnext","category-luft-und-raumfahrt"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/59884","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6102"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=59884"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/59884\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":59931,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/59884\/revisions\/59931"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/59898"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=59884"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=59884"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=59884"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}