Die University of Glasgow hat ein neuartiges Prüflabor für Materialien eingerichtet, die in der Raumfahrt per 3D-Druck verarbeitet werden sollen. Ziel ist es laut einem Artikel der Hochschule, die strukturelle Belastbarkeit von Bauteilen unter weltraumähnlichen Bedingungen zu analysieren – ein Schritt, der für die sichere additive Fertigung im All entscheidend ist.
Das „NextSpace Testrig“, entwickelt von Dr. Gilles Bailet von der James Watt School of Engineering, entstand in Zusammenarbeit mit dem britischen Manufacturing Technology Centre und wurde durch das Enabling Technology Programme der UK Space Agency (UKSA) mit 253.000 GBP (ca. 296.000 Euro) gefördert. Es simuliert Vakuumverhältnisse sowie extreme Temperaturschwankungen von -150 °C bis +250 °C – vergleichbar mit den realen Bedingungen im Orbit.
Additive Fertigung im All – Chancen und Risiken
Das Verfahren der Herstellung direkt im All verspricht neue Möglichkeiten: Statt komplette Strukturen wie Antennen oder Reflektoren per Rakete ins All zu transportieren, könnten künftig speziell entwickelte 3D-Drucker Bauteile direkt in der Umlaufbahn fertigen. Dies spart Gewicht und Kosten – birgt jedoch erhebliche Risiken, wenn Materialien nicht auf die Bedingungen im All vorbereitet sind.
Im Weltraum herrschen nicht nur starke Temperaturwechsel, sondern auch ein Hochvakuum, das kleinste Materialfehler wie Lufteinschlüsse oder unzureichend verschmolzene Bereiche dramatisch verstärken kann. Im schlimmsten Fall könnten solche Fehler dazu führen, dass Bauteile zerbrechen und gefährlichen Weltraumschrott erzeugen.
Dr. Bailet erklärt:
„3D-Druck ist eine vielversprechende Technologie für die Herstellung komplexer Strukturen im Orbit. Aber ohne sorgfältige Tests gehen wir ein erhebliches Risiko ein – Trümmerteile können sich mit Gewehrkugelgeschwindigkeit durch den Orbit bewegen und erhebliche Schäden an Satelliten oder Raumfahrzeugen anrichten.“
Hightech-Testsystem für internationale Raumfahrtprojekte
Das NextSpace Testrig ermöglicht durch ein automatisiertes Magazinsystem die sequenzielle Prüfung mehrerer Materialproben in einem Durchlauf. Es kann Kräfte von bis zu 20 Kilonewton (entspricht etwa 2.000 Kilogramm) aufbringen und die Reaktion der Materialien auf mechanische Belastungen unter Vakuumbedingungen untersuchen. Darüber hinaus simuliert es wiederholte Temperaturschwankungen, wie sie in der Umlaufbahn üblich sind.
Das Projekt ist Teil einer umfassenden Forschungsarbeit von Dr. Bailet zur additiven Fertigung im All. Er hat bereits ein patentiertes Konzept eines 3D-Druckers für den Orbit entwickelt, das auf Flügen in Parabelflugzeugen – auch bekannt als „Vomit Comet“ – getestet wurde.
Der Teststand steht nicht nur universitären Partnern offen, sondern auch der Industrie weltweit. Dr. Bailet betont, dass die hier gewonnenen Erkenntnisse ein bislang einzigartiges Fundament für künftige Sicherheitsstandards der Raumfahrtindustrie bilden könnten.
„Mit der Einrichtung dieser Anlage wird Glasgow seine Position als europäisches Zentrum für Raumfahrttechnologien weiter ausbauen“, so Dr. Bailet. Laut UKSA entstehen in der Region bereits die meisten Satelliten außerhalb der Westküste der USA.
Iain Hughes von der UK Space Agency erklärte:
„Wir freuen uns, dieses weltweit erste Prüfzentrum für 3D-gedruckte Materialien unter Weltraumbedingungen unterstützt zu haben. Es wird die Entwicklung sicherer und nachhaltiger Fertigungstechnologien im Orbit wesentlich vorantreiben.“