Weltraum-Industrie 10.12.2020, 12:53 Uhr

ISS: Beim 3D-Druck im Weltraum passiert Erstaunliches

Erstmals wurden Keramikteile mit einem 3D-Drucker im All hergestellt. Das könnte die Industrie maßgeblich verändern: Denn die Komponenten aus dem All sind ganz anders als die von der Erde.

Seit Jahren testet Made in Space zusammen mit der Nasa den 3D-Druck in der Schwerelosigkeit. Foto: Nasa

Seit Jahren testet Made in Space zusammen mit der Nasa den 3D-Druck in der Schwerelosigkeit.

Foto: Nasa

Es war nur ein kleiner Produktionsschritt für den 3D-Drucker – aber ein recht großer für die Menschheit. Erstmals ist im Weltall erfolgreich ein Keramikteil mithilfe von additiver Fertigung hergestellt worden.

Mit dem Ceramic Manufacturing Module (CMM) stellten Astronauten auf der Internationalen Raumstation ISS mittels Stereolithographie und vorkeramischen Harzen einen einteiligen Keramik-Turbinen-Blisk im Orbit her, zusammen mit einer Reihe von Materialtest-Abschnitten.

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Das teilte das Unternehmen Redwire mit, das sich auf systemkritische Weltraumlösungen und Komponenten für die Weltraumwirtschaft spezialisiert hat.

3D-Druck im Weltraum: Erstes Produkt im Orbit

Im Mai hatte Redwire den 3D-Druck-Spezialisten Made in Space als Tochterunternehmen übernommen, der das CMM ursprünglich entwickelt hatte.

„Dies ist ein aufregender Meilenstein für die weltraumgestützte Fertigung und zeigt das Potenzial für neue Märkte, die das Business im erdnahen Orbit ankurbeln könnten“, sagte Made-in-Space-Chef Tom Campbell.

Die Tests mit dem ersten SLA-3D-Drucker, der je im Orbit betrieben wurde, zeigten, dass es der Menschheit möglich sei, nachhaltig im Weltraum zu leben und zu arbeiten, so Campbell.

SpaceX-Raumschiff soll Teile zur Erde bringen

Die Qualität der Teile, die im Weltall entstanden, stehe denen auf der Erde hergestellten Turbinenkomponenten in nichts nach, sondern übertreffe sie sogar, teilt Redwire mit.

Das CMM hat damit erfolgreich die Möglichkeit der Herstellung von keramischen Turbinenkomponenten aus einem Stück in Mikrogravitationsumgebungen gezeigt. Turbinenteile, die auf diese Weise hergestellt werden, dürften eine höhere Festigkeit und geringere Eigenspannungen aufweisen, weil durch die Schwerkraft verursachte Defekte wie Ablagerungen und Zusammensetzungsgradienten beseitigt werden. Ein Vorteil beim Einsatz zum Beispiel in Kraftwerken.

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Der Keramik-Blisk und die weiteren Testabschnitte sollen nun im nächsten Schritt an Bord des SpaceX Dragon CRS-21 zur Erde gebracht werden, um dort weiter analysiert zu werden.

Mit dem CMM gelang zum ersten Mal 3D-Druck von Keramikteilen im Weltraum. Foto: Redwire

Mit dem CMM gelang zum ersten Mal 3D-Druck von Keramikteilen im Weltraum.

Foto: Redwire

Made in Space arbeitet mit Nasa zuammen: „Wichtiger Treiber für Industrialisierung des Weltraums“

Für die Raumfahrt ist die Möglichkeit, im Weltraum und in der Schwerelosigkeit hochwertige und temperaturbeständige Komponenten im 3D-Druck herstellen zu können, in der Tat ein gewaltiger Gewinn.

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Neben der rein wissenschaftlichen Erkenntnis und den Vorteilen für die Arbeit an Bord von Raumstationen sieht Michael Snyder, CTO von Redwire, im CMM vor allem einen wirtschaftlichen Treiber . „Der erfolgreiche In-Orbit-Betrieb des Ceramic Manufacturing Module ist ein wichtiger Schritt zur vollständigen Herstellung von Produkten, mit denen Industriemaschinen, die wir auf der Erde einsetzen, verbessert werden können.“ Letztlich könne die neue Technologie ein „wesentlicher Treiber“ für die Industrialisierung des Weltraums und die kommerzielle Nutzung von Raumstationen wie der ISS sein.

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Das CMM wird bereits seit einigen Jahren getestet, etwa bei Parabelflügen im Rahmen des NASA-Programms „Flight Opportunities“. Made in Space beziehungsweise Redwire arbeiten bei der Entwicklung mit dem ISS Research Integration Office im Johnson Space Center der NASA zusammen. Eine Reihe von Problemen der additiven Fertigung auf Harzbasis wurden inzwischen gelöst, etwa die Porösität von Teilen und das ungleichmäßiges Schrumpfen des Materials, was schließlich zum erfolgreichen 3D-Druck im Weltraum maßgeblich beitragen konnte.

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„Mission ist aufregende Gelegenheit“

Ende September hatte die Redwire-Tochter Made in Space die Keramik-Fertigungsanlage CMM zur ISS geschickt. “Diese Mission ist eine aufregende Gelegenheit, die den Wert der ISS als Plattform für kommerzielle Innovation und Nutzung weiter unter Beweis stellt”, sagte damals Redwire-CTO Michael Snyder.

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  • Peter Sieben

    Peter Sieben ist Content Manager und verantwortlicher Redakteur für ingenieur.de. Nach einem Volontariat bei der Funke Mediengruppe war er als Redakteur und Reporter in verschiedenen Ressorts unterwegs. Er schreibt über Technik, Forschung und Karrierethemen.

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