ESA-Wissenschaftler haben zum ersten Mal erfolgreich den 3D-Druck eines Metallteils im Weltraum demonstriert.(Bildnachweis: ESA/NASA)
ESA-Wissenschaftler haben zum ersten Mal erfolgreich den 3D-Druck eines Metallteils im Weltraum demonstriert.
3D-Druck im Weltraum stellt eine Herausforderung dar, da viele Methoden auf die Schwerkraft angewiesen sind, um die Materialien während des Druckvorgangs zu positionieren. Das liegt daran, dass bei der Herstellung von Metallstrukturen oft geschmolzenes Metall als Teil des Filaments oder des druckbaren Mediums verwendet wird. Im Weltraum kann sein Verhalten unvorhersehbar sein, was zu minderwertigen Objekten führen kann, da sich das Filament aufgrund der fehlenden Schwerkraft verschieben oder falsch platziert werden kann.
Die Wissenschaftler mussten sich daher auf die Arbeit unter diesen schwierigen Bedingungen einstellen, und die Internationale Raumstation bot den perfekten Rahmen dafür. Der Metall-3D-Drucker der ESA verwendet einen Draht aus rostfreiem Stahl, der von einem leistungsstarken Laser mit einer Temperatur von 1200 °C geschmolzen wird, um das geschmolzene Metallfilament zu erzeugen, das Schicht für Schicht aufgetragen wird, um die gewünschte Form zu erzeugen.
Durch sorgfältige Tests, die sich über mehrere Monate erstreckten, gelang es dem Team schließlich, den Drucker an die Mikrogravitationsumgebung anzupassen und im August 2024 das erste Metallteil im Weltraum zu produzieren. Das Team plant, zwei weitere Objekte zu drucken, die dann alle drei zur Qualitätsanalyse und Zukunftsplanung auf die Erde zurückgebracht werden sollen.
NASA-Astronautin und Flugingenieurin der Expedition 71, Jeanette Epps, konfiguriert den Metall-3D-Drucker, mit dem experimentelle Proben aus rostfreiem Stahl an Bord des Columbus-Labormoduls der Internationalen Raumstation hergestellt werden. (Bildnachweis: NASA/JSC)
„Mit dem Druck der ersten 3D-Metallform im Weltraum haben die ESA-Explorationsteams einen wichtigen Meilenstein bei der Schaffung von Fertigungskapazitäten im Orbit erreicht. Diese Leistung, die durch ein internationales und multidisziplinäres Team ermöglicht wurde, ebnet den Weg für Langstrecken- und Langzeitmissionen, bei denen die bedarfsgerechte Herstellung von Ersatzteilen, Bauelementen und Werkzeugen von entscheidender Bedeutung sein wird“, sagte Daniel Neuenschwander, Direktor für menschliche und robotische Exploration bei der ESA, in einer Erklärung.
NASA-Astronauten (von links) Suni Williams, Pilot für Boeing’s Crew Flight Test, und Jeanette Epps, Flugingenieurin der Expedition 71, konfigurieren den Metall-3D-Drucker im Columbus-Labormodul. Sie entnahmen ein mit Edelstahl gedrucktes Versuchsmuster, tauschten ein Substrat in der fortschrittlichen Fertigungshardware aus und installierten den 3D-Drucker anschließend wieder im europäischen Schubladenregal-2 von Columbus (Bildnachweis: NASA/JSC).
Diese bahnbrechende Technologie findet auf der Erde immer breitere Anwendung und revolutioniert Bereiche wie Medizin, Mode, Kunst, Bauwesen, Lebensmittelproduktion und Fertigung. Im Weltraum, wo Langzeitmissionen zum Mond und möglicherweise zum Mars Gestalt annehmen, werden die Astronauten ein Mittel benötigen, um unabhängig Werkzeuge oder Teile für Maschinen oder Strukturen zu reparieren oder herzustellen, die an Bord eines Raumschiffs mit begrenzter Kapazität nur schwer zu transportieren wären.
Mit fortschreitender Technologie könnte es eines Tages sogar möglich sein, neue Gewebe oder Organe zu drucken und so die Fähigkeit zur langfristigen Erforschung des Weltraums zu verbessern – auch wenn wir noch Jahrzehnte davon entfernt sind, dass dies machbar ist.
3D-Drucker im Weltraum sind nichts Neues, da die Mikrogravitation eine interessante Umgebung für Wissenschaftler bietet, um Experimente durchzuführen, bessere 3D-Druckmaterialien zu entwickeln oder Strukturen zu schaffen, die auf der Erde nur schwer herzustellen sind. Das Besondere an der jüngsten Ankündigung der ESA ist jedoch, dass dies das erste Mal ist, dass ein 3D-Drucker erfolgreich ein Metallteil hergestellt hat.
Diese Fähigkeit stellt einen wichtigen Meilenstein dar, denn bisher mussten Metallteile für Weltraummissionen auf der Erde hergestellt und in den Orbit transportiert werden – ein kostspieliger und komplexer Teil jeder Mission.
