Ein Team von Schülern des International Space Station Research (ISS) Lab Programs an der Valley Christian High School (VCS) in San Jose, Kalifornien, hat laut einer Pressemitteilung ein Experiment zur Kapillarwirkung in Schwerelosigkeit gestartet. Dieses soll voraussichtlich noch im Februar auf der ISS durchgeführt werden. Die kontrollierte Kapillarität in 3D-gedruckten Metallgittern soll auf einer breiten Ebene neue technische Möglichkeiten für zukünftige Weltraumanwendungen wie Gasfiltration, Aerosolprobensammlung und Temperaturmanagement eröffnen.
Lithography-based Metal Manufacturing
Das geplante Design mit Streben von nur 0,5 mm Durchmesser zu realisieren war mit herkömmlichen Fertigungstechnologien nicht realisierbar. Deshalb wandte sich das Team an den Dienstleister Qualified3D, die millimetergroße Gitter mit dem 3D-Druckverfahren Lithography-based Metal Manufacturing (LMM) herstellten. Das Experiment soll dabei helfen, detaillierte Einblicke in die Wirkung der Mikrogravitation auf wasserabsorbierende Eigenschaften von Gittern geben. Das Material für die Gitter musste bestimmte Anforderungen erfüllen. Die 3D-gedruckten Komponenten sollten widerstandsfähig gegen Vibrationen, niedrige Temperaturen und Hitze sein. Die Mikro-SLA-Technologie hat sich als geeignet für die Herstellung der Gitter erwiesen, da sie Mikroteile mit dünnen Strukturen aus Harz ermöglicht. Da jedoch Metall dazu verwendet werden sollte, fiel die Wahl auf die Lithographie-basierte Metallfertigung (LMM).
Die sinterbasierte additive Fertigungstechnologie eignet sich für die Herstellung von Mikrometallteilen mit hoher Präzision. Qualified3D nutzte als Ausgangsmaterial eine Kombination aus Metallpulver und einem lichtempfindlichen Polymerbindemittel. Das sogenannte Feedstock wird auf eine Bauplattform aufgebracht und von oben durch Maskenbelichtung mit UV-Licht selektiv vernetzt. Dadurch entsteht der Grünling, der anschließend entbindert und gesintert wird. Mit dem Lithography-based Metal Manufacturing sind Teile mit extrem dünnen Wänden (125 µm) und glatten Oberflächen (2-5 µm Oberflächenrauheit vor dem Polieren) aus einer Vielzahl von Metallen, einschließlich Edelstahl und Titan, möglich.
Stimmen der Verantwortlichen
Emeka Okekeocha, ISS-Programmmanagerin bei VCS, erklärt:
„Einige unserer Studenten entdeckten, dass das Miniaturgitterdesign mit der LMM-Technologie druckbar war, und wandten sich proaktiv an sie. Nach einer technischen Prüfung haben wir den vorgeschlagenen Wechsel von Acrylatharz zu Edelstahl akzeptiert.“
David Kou, ein Mitglied des Teams bei VCS, fügte hinzu:
„Wir sind Qualified3D sehr dankbar dafür, wie sie immer schnell auf unsere Anfragen und Fragen reagiert haben. Trotz der vielen von uns angeforderten Änderungen wurden die Teile immer noch pünktlich geliefert, was uns bei einem reibungslosen Übergang zwischen Planung und Bau unseres Mikrogravitationsexperiments half.“
