An der Taylor University haben Ingenieure einen 3D-Drucker entwickelt, mit dem es möglich sein soll, auf dem Mars schneller zu bauen als mit bisher bekannten Lösungen. Der mobile 3D-Drucker mit dem Namen „Mobile Gantry“ ist auf Rädern montiert und kann so den Planeten überqueren und dort Objekte drucken, wo es notwendig ist. Das „Gantry-ohne-Schienen“-Layout soll den „sequenziellen Bau“ von Marsbasen ermöglichen, mit Bereichen, die sich öffnen, sobald sie fertig sind. Ihre Arbeit haben sie in einem Artikel mit dem Titel „The Mobile Gantry: A Robotic Architecture for 3D Printing Structures on Mars“ veröffentlicht.
Flexibler Bau von Wohnräumen auf dem Mars
Viele Raumfahrtagenturen und Unternehmen haben sich bereits mit der Errichtung von bewohnbaren Basen im Weltraum auseinandergesetzt. ICON stellte für die NASA mit 3D-Druck die „Mars Dune Alpha“ vor für längere Aufenthalte auf dem Mars. Tonnenweise Material oder fertige Strukturen ins All zu schicken wäre äußerst teuer. Es würde auch das Leben auf dem Mars einschränken. Mit Ressourcen wie Mond-Regolith und einem funktionierenden 3D-Druck-System wäre das Bauen im All schon deutlich flexibler. Deutschen Forschern ist der 3D-Druck mit simuliertem Mondstaub unter Gravitationsbedingungen von Mond und Mars gelungen.
„Fixed Base Radial Arm“-Systeme sind jedoch, wie die Ingenieure erklären, in ihrer Reichweite eingeschränkt und können sich nicht zwischen den Standorten bewegen, bis der Bau fertig ist. Mobile Roboter- und Gantry-basierte Ansätze sind zwar vielversprechender, doch würden sie das Habitatdesign einschränken.
Mobile Gantry – System der Taylor University
Das Team der Taylor University kombinierte deshalb mobile und Portaleinheiten in einem einzigen System. Die daraus entstandene Maschine kann eine X-Achse durch Rollen entlang zu erzeugen, bevor sie prismatische Gelenke als Mittel zur Erzielung einer Bewegung auf der Y- und Z-Achse verwendet und schließlich ohne Abhängigkeit von Schienen druckt.
Um Kursabweichungen und Fehler zu verhindern, ist das Gerät mit einem lokalen Positionierungssystem ausgestattet, mit dem es die Position, Ausrichtung und Geschwindigkeit ihres Druckkopfs bestimmen kann. So soll die Maschine drahtlos arbeiten, sich schnell aktualisieren und qualitativ hochwertige Strukturen mit Präzision erstellen. Gleichzeitig überwindet sie Unebenheiten an der Oberfläche.
Die Ingenieure entwickelten einen Prototyp komplett mit Geländekompensation, Feinpositionierung und 3D-Druck-Subsystemen. Das „Mud Dauber“-Design erwies sich bei Tests als fähig, unebenes Gelände zu durchqueren und ein kartesisches Positionierungssystem mit drei Freiheitsgraden zu verwenden. Das Mobile Gantry System soll das Potenzial haben, den „parallelen Bau“ von Standorten „mit riesigen internen Volumina“ zu ermöglichen. Über weitere Entwicklungen dieser Art berichten wir auf unserer Themenseite „Spezial-3D-Drucker“ und regelmäßig neu im 3D-grenzenlos Magazin-Newsletter (kostenlos abonnieren).