Der 3D-Druck spielt in der Raumfahrt wie auch in der Luftfahrt eine immer bedeutendere Rolle. Sowohl die Herstellung von Prototypen als auch die Fertigung von Bauteilen für Trägerraketen oder Komponenten für Transportfahrzeuge, Satelliten oder der Einsatz auf Raumstationen spielen eine zunehmend wichtigere Rolle für die Raumfahrtindustrie. Auf dieser Seite berichten wir zum gegenwärtigen Stand des Einsatzes der 3D-Drucker in der Raumfahrt sowie über die prognostizierte Entwicklung einer für viele Branchen immer wichtigeren Herstellungstechnologie.
Obwohl der 3D-Druck in der Raumfahrt noch nicht so stark präsent und fortgeschritten ist wie in anderen Branchen, hat die 3D-Drucktechnologie bereits zu einigen wichtigen Entwicklungen beigetragen. In Zukunft wird sich der 3D-Druck auch in dieser Branche bestimmt rasant weiter entwickeln, weil durch die Potenziale dieser Technologie könnte die Raumfahrtbranche durchaus profitieren.
Derzeit wird der 3D-Druck in der Raumfahrt vor allem für die Herstellung von Teilen der Brennkammer, Ventilen und Düsen des Triebwerks verwendet. Früher erforderte dies die mechanische Kompetenz einer Feinwerkstatt, aber jetzt können die einzelnen Teile einfach am Rechner entworfen und „über Nacht“ mit dem vor Ort verfügbaren 3D-Drucker gedruckt werden. Zu bedenken ist jedoch, dass die 3D-gedruckten Bauteile in der Raumfahrt nicht sofort einsatzfähig sind, denn ein großer Teil ihrer Verarbeitung folgt erst noch. Zuerst müssen die Teile von der Trägerplatte losgelöst werden und es folgt die Bearbeitung der Oberfläche sowie die Prüfung und Qualifizierung. Erst danach dürfen die Teile aus dem 3D-Drucker auch in der Raumfahrt eingesetzt werden. Alternativ besteht natürlich immer noch die Möglichkeit 3D-Drucker für das Prototyping einzusetzen. Dafür aber bedarf es keiner teuren Industrie-3D-Drucker.
Hochwertige Industrie-3D-Drucker kosten nicht selten über 1 Million Euro, arbeiten vergleichsweise langsam und lassen sich nur von Experten bedienen. Sie haben aber einen entscheidenden Vorteil für die Raumfahrtunternehmen und -Institutionen: Die 3D-gedruckten Teile sind leichter im Vergleich zu konventionell hergestellten Objekten, haben einen geringeren Materialverschleiß bei der Herstellung und stehen schneller zur Verfügung. Kurzum: Sie sind günstiger. Aluminium ist in den meisten Fällen ein bevorzugtes Material, da es die gleiche Stabilität wie andere Materialien bietet, aber wesentlich leichter ist. Aber auch der 3D-Druck mit Titan ist in der Raumfahrt sehr gefragt.
In der Raumfahrt sind bereits einige wichtige Entwicklungen zu verzeichnen, insbesondere wegen der immer öfteren Anwendung vom 3D-Druck. Bis jetzt zeigten mehrere – teils auch noch fiktive Konzepte – der NASA das große Potenzial der additiven Fertigungstechnologie, zum Beispiel mit einem 3D-gedruckten Biotop auf dem Mars oder dem Asteroiden Abbauprojekt mit 3D-Druck. Außerdem verspricht sich die NASA vom 3D-Druck besonders viel bei der Entwicklung von Raketen, was mit einer neuen Methode des Metall-3D-Drucks beschleunigt werden soll. Mit dem 3D-Druck und der Forschung der CAS könnten zukünftig die Raumstationen weiterentwickelt werden. In puncto Rakete sollte man unbedingt auch einen Blick auf das Unternehmen Rocket Lab werfen, welches im Jahr 2020 die Trägerrakete Ariane 6 wird mit Teilen aus dem 3D-Drucker ins All katapultieren möchte.
Wir berichten auf dieser Themenseite regelmäßig über Forschung, technologische Entwicklungen und den Einsatz der 3D-Drucker in der Raumfahrt. Über alle Neuigkeiten erfahren Sie in Zukunft am besten über unseren kostenlosen Newsletter zum 3D-Druck.
Die Regierung von New South Wales und das auf 3D-Druck spezialisierte Unternehmen GE Additive haben vor Kurzem in München eine Absichtserklärung unterzeichnet. Damit soll das Infrastrukturprojekt „Western Sydney Aerotropolis“ zum Zentrum des 3D-Drucks in Australien werden. Wir werfen einen genaueren Blick auf die Pläne Australiens.
Ascent Aerospace hat eine LSAM-Maschine von der Thermwood Corporation erworben. Mit dieser Investition möchte das Unternehmen die additive Fertigung „auf ein neues Niveau“ bringen. Die additive Fertigungsmaschine wird am Standort der Werkzeugbestückungs-Werkstatt in St. Ana in Kalifornien eingesetzt.
Das Unternehmen Rocket Lab feierte kürzlich den 3D-Druck seines 100. Rutherford Motors. Im nächsten Jahr sollen 200 weitere Rutherford-Motoren mir dem 3D-Drucker entstehen. Der Einsatz der additiven Fertigung für die Herstellung der Raketenantriebswerke soll die Herstellungszeit verkürzen und Kosten senken.
Die europäische Weltraumorganisation ESA hat zusammen mit dem Universitätsklinikum der TU Dresden Wege untersucht, mittels 3D-Druck Haut und Knochen in Schwerelosigkeit herzustellen. Der 3D-Druck von menschlichem Gewebe im Weltraum soll bei langen Weltraumflügen mögliche Erkrankungen besser heilen oder Verletzungen behandeln können.
Russland möchte wie auch zum Beispiel die USA in ferner Zukunft auf den Mond reisen und Siedlungen bauen. Für möglichst geringe Transportkosten zum Aufbau der Mondstation und Ansiedlung der Menschen auf dem Mond sollen lokale Ressourcen genutzt werden und 3D-Drucker ihren Einsatz finden.
Die NASA möchte bis 2024 Astronauten auf den Mond bringen. Und dann auf den Mars. Dazu finanziert sie zahlreiche Frühphasenprojekte, bei denen immer häufiger 3D-Druck zum Einsatz kommt, um schnell und kostengünstig individuelle Lösungen anbieten zu können. Ein wesentlicher Vorteile bei einem futuristischen Vorhaben, wie dem „Moon-to-Mars“-Vorhaben.
Das Laser Zentrum Hannover möchte Mondstaub schmelzen, um diesen als Material für den 3D-Drucker auf dem Mond einsetzen zu können. Zum Beispiel für den 3D-Druck von Gebäuden. Diese außergewöhnlichen Pläne werden von der Volkswagen Stiftung mit 640.000 Euro unterstützt. Wir stellen das Projekt MOONRISE vor.
Cellink, Hersteller von 3D-Biodruckern und Biotinte, und die schwedische Uppsala Universität haben neuronale Stammzellen ins All geschickt. Die Rakete Maser 14 startete mit den Organismen erfolgreich am Montag und soll wichtige Erkenntnisse für das Leben im Orbit liefern.
TRUMPF präsentiert auf der Paris Air Show Beispiele, mit denen der 3D-Druck Luft- und Raumfahrt verbessert. Die Anforderungen an Satelliten und Flugzeuge sind hoch, da beide hohen Temperaturen und Druckunterschieden standhalten müssen. Wir stellen die Beispiele vor, die es auf der Paris Air Show zu sehen gibt.
Der US-amerikanische Raketenhersteller Relativity Space darf seine Anlage im NASA-Stennis-Space-Center im US-Bundesstaat Mississippi ausbauen. 200.000 Quadratmeter stehen dann für eine autonome 3D-Druck-Fabrik zur Verfügung. Ein erster Orbital-Teststart ist für Ende 2020 geplant.
Jeff Bezos, Gründer von Amazon und Gründer des nunmehr seit fast 20 Jahren existierenden Raumfahrtunternehmens Blue Origin, hat kürzlich die Landungsmaschine „Blue Moon“ vorgestellt. Dieser Mondlander wird teilweise mit Teilen aus dem 3D-Drucker ausgestattet und soll neben Fahrzeugen und wissenschaftlichen Geräten eventuell auch in naher Zukunft Menschen zum Mond transportieren.
Der US-amerikanische Hersteller für Raketen Relativity, mit Schwerpunkt auf Zukunftstechnologien wie 3D-Druck, Künstliche Intelligenz und Robotik, hat den nächsten großen Schritt gemacht, seine Raketen ins Weltall zu bekommen und einen Vertrag mit dem Satellitenbetreiber Telesat über den Start von LEO-Satelliten, abgeschlossen.
Der französisch-italienische Hersteller für Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Thales Alenia Space, hat damit begonnen für die Herstellung von Satelliten und Raumfahrzeugen 3D-Druck in der Serienfertigung einzusetzen. Vorherige Projekte, welche die Additive Fertigung zum Einsatz hatten, liefen erfolgreich, weshalb das Unternehmen die 3D-Drucktechnologie jetzt tiefer in seine Fertigungsprozesse integriert.
NASA-Forscher haben in Kooperation mit dem Glenn Research Center und dem Marshall Space Flight Center das GRCop-42 entwickelt, eine hochfeste Legierung für den 3D-Druck von Raketenkomponenten auf Kupferbasis mit hoher Festigkeit und Leitfähigkeit.
Das in Frankreich ansässige Luft- und Raumfahrtunternehmen SAFRAN-Group hat seinen neuen Campus für die Forschung und Entwicklung im Bereich der Additiven Fertigung eröffnet. Insgesamt 68 Millionen Euro sind in die Errichtung des Campus geflossen, der bei dem weltweit tätigen Unternehmen den 3D-Druck zukünftig noch weiter in die Herstellungsprozesse integrieren soll.
Die beiden Unternehmen Launcher und AMCM haben erste Einblicke in die von dem Start-up Launcher entwickelten E-2 Raketenmotoren gegeben. Das in Brooklyn (USA) ansässige Unternehmen hat dabei eigenen Angaben zufolge das bisher größte, in einem Stück mit einem 3D-Drucker gefertigte, Raktenmotorenteil verbaut.
Chinesische Wissenschaftler haben einer bekannten Tageszeitung zufolge mit der Planung und sogar schon dem Bau einer riesigen Solarweltraumstation begonnen und planen dabei auch den Einsatz von Robotik und der 3D-Drucktechnologie. Auf der Erde empfängt eine gigawattstarke Basisstation den Solarstrom aus dem Weltall. Zwar ist das Projekt noch Zukunftsmusik, konkrete Probleme der heutigen Zeit will das Projekt trotzdem schon lösen.
Kunststoffmüll muss entsorgt werden, Werkzeuge werden benötigt. Mit Hilfe der 3D-Drucker können individuell benötigte Werkzeuge von Astronauten vor Ort im Weltraum gedruckt werden. Mit der Installation des REFABRICATOR steht der NASA jetzt eine Recycling-Maschine zur Verfügung, die genau diese wertvolle Aufgabe auf der ISS übernimmt.
Das Bremer Unternehmen OHB System AG hat von der European Space Agency (ESA) eigenen Angaben zufolge den Auftrag erhalten, den Prototypen eines 3D-Druckers für den Einsatz im Weltraum zu entwickeln. Der 3D-Drucker soll in der Lage sein, großformatige Teile aus thermoplastischen Hochleistungskunststoffen zu fertigen. OHB System AG arbeitet gemeinsam mit zahlreichen Partnerfirmen an der Umsetzung dieser Aufgabe.
Das US-Raumfahrtunternehmen Orbex hat in einer Launch-Veranstaltung seine neue Prime-Rakete mit einem Motor aus dem 3D-Drucker vorgestellt. Die „Prime“ soll Kleinsatelliten in die Erdumlaufbahn bringen. Besonders stolz sei man auf den Motor, der in einem Stück gedruckt wurde und so deutlich weniger fehleranfällig ist, als bei konventioneller Herstellung in Einzelteilen.