Kein Zement, kein Kleber: Laser macht aus Mondstaub Bausteine

Bausteine aus Mondstaub, die sich ähnlich wie LEGO-Steine zusammensetzen lassen: Forschende der University of Arkansas haben dafür ein 3D-Druckverfahren entwickelt, das ohne Zement oder andere Bindemittel auskommt. Ein Laser verbindet die Staubpartikel miteinander. Noch ist das Material allerdings zu schwach, um größere Lasten zu tragen.

Wer auf dem Mond bauen will, muss nicht unbedingt sämtliche Baustoffe von der Erde mitbringen. Ein Teil des benötigten Materials liegt bereits auf der Oberfläche: Regolith. So heißt die Schicht aus Staub und zertrümmertem Gestein, die den Mond bedeckt. Sie ist über Milliarden Jahre vor allem durch Einschläge von Meteoriten entstanden.

Wie sich daraus Bausteine herstellen lassen, hat ein Team um Cole McCallum und Wan Shou von der University of Arkansas untersucht. Die Forschenden druckten kleine Elemente, die sich ohne Mörtel oder Klebstoff miteinander verbinden lassen. Ihre Studie erschien Ende August 2026 im Fachjournal npj Advanced Manufacturing. Am 10. November stellte die Universität die Ergebnisse in einer Pressemitteilung vor.

So macht ein Laser aus Staub feste Steine

Für ihre Experimente verwendeten die Forschenden keinen echten Mondstaub, sondern ein Ersatzmaterial namens LHS-1. Es ahmt die Eigenschaften des Regoliths aus den Hochlandregionen des Mondes nach und orientiert sich an Proben der Apollo-Missionen.

Die Bausteine entstanden durch Lasersintern im Pulverbett. Dabei wird das Pulver schichtweise aufgetragen und gezielt mit einem Laser erhitzt.

Das Verfahren funktioniert in drei Schritten:

1. Eine dünne Schicht des künstlichen Mondstaubs wird auf einer Bauplattform verteilt.
2. Ein Laser erhitzt die vorgesehenen Bereiche. Die Partikel verbinden sich durch Sintern miteinander.
3. Die Plattform senkt sich ab, neues Pulver wird aufgetragen und die nächste Schicht entsteht.

Auf diese Weise wächst das Bauteil Schicht für Schicht. Zusätzliche Bindemittel sind nicht erforderlich.

„Es gibt kein anderes Material, mit dem es sich verbindet. Das Regolithpulver verbindet sich mit sich selbst“, erklärt Cole McCallum in der Pressemitteilung der University of Arkansas.

Es gibt allerdings auch andere Möglichkeiten, Mondstaub als Baustoff zu verwenden. So haben Forschende der University of Delaware Geopolymere aus simuliertem Regolith hergestellt und deren Beständigkeit auf der Internationalen Raumstation getestet.

Bausteine, die wie LEGO ineinandergreifen

Die Forschenden aus Arkansas verfolgen einen anderen Ansatz als Teams, die ganze Wände oder größere Bauteile drucken. Sie stellen zunächst kleine Steine her, die sich anschließend zusammensetzen lassen. Die gedruckten Elemente sind nur wenige Zentimeter breit. Einige besitzen eine kreuzförmige Geometrie, andere ähneln dem Buchstaben H. Durch ihre Form greifen sie ineinander und lassen sich zu unterschiedlichen Strukturen kombinieren.

Die Idee dahinter: Statt große Konstruktionen direkt zu drucken, könnten kleinere Bauteile hergestellt und anschließend zusammengefügt werden. Dass sich Regolith durch Hitze verfestigen lässt, ist bereits bekannt. Neu an der Untersuchung ist die Kombination aus bindemittelfreiem Lasersintern und einem modularen System aus ineinandergreifenden Bausteinen.

Wie stabil sind die gedruckten Steine?

Die Herstellung funktioniert, doch bei der Festigkeit gibt es noch Probleme. Das gesinterte Material ist porös. Zwischen den miteinander verbundenen Partikeln bleiben kleine Hohlräume zurück, die es weniger belastbar machen.

Bei Druckversuchen mit würfelförmigen Probekörpern erreichten die Forschenden eine maximale Druckfestigkeit von rund 3,4 MPa. Das entspricht 3,4 N/mm². Die Messung zeigt, welche Belastung das untersuchte Material unter den jeweiligen Versuchsbedingungen aushielt. Ein Tragfähigkeitsnachweis für die ineinandergreifenden Bausteine ist das noch nicht.

Die kleinen Elemente können zwar ihr eigenes Gewicht tragen. Für größere Lasten reicht ihre Festigkeit bislang aber nicht aus.

„Die Strukturen, die wir herstellen, können sich selbst tragen“, sagt McCallum in der Hochschulmitteilung. Er schränkt jedoch ein: „Ich wäre allerdings noch vorsichtig mit der Behauptung, dass sich unser Verfahren bereits für Konstruktionen eignet, die zusätzliche Lasten tragen müssen.“

Die Forschenden wollen deshalb die mechanischen Eigenschaften der Bausteine verbessern.

Auf dem Mond wird der 3D-Druck schwieriger

Bislang wurden sämtliche Versuche unter Laborbedingungen auf der Erde durchgeführt. Auf dem Mond herrscht dagegen nahezu Vakuum. Außerdem beträgt die Schwerkraft nur etwa ein Sechstel des irdischen Wertes.

Gerade beim Umgang mit dem feinen Pulver kann das zum Problem werden. Untersuchungen im Bremer GraviTower haben gezeigt, dass künstlicher Mondstaub bei geringerer Schwerkraft Öffnungen verstopfen kann, durch die er auf der Erde noch rieselt. Für einen 3D-Drucker, der auf einen gleichmäßigen Pulverauftrag angewiesen ist, wäre das eine technische Herausforderung.

Vor einem Einsatz auf dem Mond müssen deshalb mehrere Fragen geklärt werden:

• Festigkeit: Wie lassen sich die Bausteine belastbarer machen?
• Herstellung: Funktioniert das Lasersintern auch unter Vakuum und verringerter Schwerkraft?
• Energiebedarf: Wie viel Strom benötigt die Herstellung größerer Materialmengen?
• Beständigkeit: Wie reagieren die Steine auf starke Temperaturschwankungen?

Auch wenn keine Bindemittel von der Erde transportiert werden müssen, braucht das Verfahren einen Laser, eine Stromversorgung und Technik zur Aufbereitung des Regoliths. Wie wirtschaftlich sich größere Mengen herstellen ließen, wurde noch nicht nachgewiesen.

Die Forschenden haben zunächst gezeigt, dass sich aus künstlichem Mondstaub kleine, steckbare Bausteine drucken lassen. Ob daraus später tragende Konstruktionen entstehen können, müssen weitere Versuche zeigen.

Quellen

• University of Arkansas: Researchers Turn Moon Dust Into LEGO-Like Blocks for Settlements – Hochschulmeldung vom 10. November 2026, einschließlich der Originalzitate.
• McCallum et al.: Additive manufacturing of lunar regolith for reconfigurable building blocks toward lunar habitation – npj Advanced Manufacturing, veröffentlicht am 29. August 2026. Originalstudie zum Lasersintern, zur Bausteingeometrie und zu den mechanischen Eigenschaften.