Die University of Texas at El Paso (UTEP) nimmt laut einer Pressemitteilung an einem von der NASA geleiteten Projekt zum 3D-Druck von wiederaufladbaren Batterien aus Mond- und Mars-Regolith, der obersten Bodenschicht der Planeten, teil.
Kenith Meissner, Ph.D., Dekan des UTEP College of Engineering, sagte:
„UTEP ist national führend in der additiven Fertigung für Weltraumanwendungen. Ich gratuliere dem Team von UTEP-Forschern, die an dieser wichtigen Arbeit beteiligt sind. Ich bin zuversichtlich, dass ihre Arbeit diesem Projekt einen erheblichen Mehrwert verleihen und uns einer Rückkehr zum Mond und unseren ersten Streifzügen darüber hinaus näher bringen wird.“
3D-Druck erobert Planeten
Als Teil eines 2,5 Mio. USD (2,32 Mio. EUR) teuren Projekts erhält die UTEP einen Zuschuss in Höhe von 615.000 USD (570.410 EUR). Zu den weiteren Beteiligten gehören die Youngstown State University (YSU), der 3D-Drucker-Hersteller Formlabs und ICON. ICON leitet außerdem das NASA-Projekt Mars Dune Alpha, das den 3D-Druck künftiger Lebensräume auf dem Mars erforscht. ICON zählt zu den erfolgreichsten Unternehmen im 3D-Druck von Häusern.
Das Ziel im Projekt der NASA liegt darin, zukünftige Mond- und Marsmissionen nachhaltiger möglicher zu machen, indem schon beim Abflug optimal auf weniger Nutzlastgewicht und Totvolumen geachtet wird. Zur Entwicklung von Infrastrukturen wie Wohnraum, Stromerzeugung oder Energiespeicheranlagen sollen lokale Ressourcen auf dem Mond und Mars eingesetzt werden.
Eric MacDonald, Ph.D., Professor für Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau und stellvertretender Dekan am UTEP College of Engineering, sagte:
„UTEP ist ein wegweisender Partner in diesem von der NASA geleiteten Projekt mit unserer langen und tiefen Erfahrung in der additiven Fertigung. UTEPs Ruf in den Bereichen 3D-Druck, Materialwissenschaften und unsere hochmodernen Einrichtungen waren wichtige Faktoren, um unsere NASA-Partner davon zu überzeugen, diese potenziell transformative Forschung fortzusetzen – für die Weltraumforschung, aber auch für terrestrische Anwendungen von Batterien.“
In der Fachzeitschrift ACS Energy Letters wurde schon im Januar ein Artikel mit dem Titel „What Would Battery Manufacturing Look Like on the Moon and Mars?“ veröffentlicht, der beschreibt, wie sich die Projektbeteiligten die Herstellung von Batterien auf dem Mond und dem Mars vorstellen. Zu dem Zeitpunkt haben die Forscher bereits erste Fortschritte erzielt. Sie konzentrieren sich bei der Fertigung formkonformer Batterien auf die beiden 3D-Druckverfahren Materialextrusion (ME) und Vat-Photopolymerisation (VPP).
Was sind formkonforme Batterien
Bei formkonformen Batterien werden komplexe 3D-Batteriedesigns genutzt und Batterien hergestellt, die den Forschern zufolge kommerzielle Batterien aufgrund ihrer Fähigkeit, die Abmessungen von Objekten auszufüllen, übertreffen. Mit formkonformen Batterien können Anwendungen in kleinen Raumfahrzeugen, tragbaren Stromversorgungsgeräten, Robotern und großen Stromversorgungssystemen für Mond- und Marshabitatmissionen entstehen. Im Rahmen ihrer Arbeit wären auch formkonformen Batterien denkbar, die auf der Erde eingesetzt werden könnten. Mögliche Einsatzbereiche wären 3D-gedruckte Betonwände, in die sie eingebettet und an die Solarstromerzeugung angeschlossen werden, um kompakte, autarke Häuser für den Katastrophenschutz und in Entwicklungsländern zu schaffen.
Die Forscher der UTEP konzentrieren sich auf die Chemie von Natrium-Ionen-Batterien, basierend auf dem Natriumreichtum des Mondes. In den Anfangsphasen des Projekts werden die Beteiligten die Extraktion von Batteriematerialien und Vorläufern aus Mond- und Mars-Regolith identifizieren und daran arbeiten. Forscher der UTEP und der YSU haben bereits 3D-gedruckte Verbundharz-Ausgangsmaterialien für jeden Teil der Natrium-Ionen-Batterie (d. h. Elektroden, Elektrolyt, Stromkollektor) entwickelt und VPP-3D-gedruckt. Forscher des NASA Marshall Space Flight Centers und des Ames Research Center entwickelten Verbundtinten für die verschiedenen Batteriekomponenten. UTEP und das Glenn Research Center der NASA testen die fertigen 3D-gedruckten Natrium-Ionen-Batteriekomponenten elektrochemisch.