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.
Das tschechische Verkehrsministerium und das US-amerikanische Raumfahrtunternehmen Vast haben eine Kooperation zur Förderung bemannter Raumfahrtprojekte und der tschechischen Raumfahrtindustrie unterzeichnet. Die Vereinbarung umfasst mögliche Missionen zur Internationalen Raumstation und zur geplanten „Haven“-Raumstation von Vast.
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) und Airbus haben erfolgreich das erste Metallteil im Weltraum gedruckt. Diese Entwicklung soll zukünftige Weltraummissionen durch den Einsatz additiver Fertigungstechnologien unterstützen.
Die beiden NASA-Astronautinnen Jeanette Epps und Sunita Williams haben einen Metall-3D-Drucker auf der ISS erfolgreich getestet. Dies könnte die Herstellung von Werkzeugen und Bauteilen während langer Weltraummissionen entscheidend verbessern.
Fortify hat das Flux One 3D-Drucksystem an das NASA Glenn Research Center geliefert, um Antennendesigns und weltraumtaugliche Materialien zu entwickeln. Die Kooperation könnte neue Möglichkeiten für den Einsatz von 3D-Drucktechnologien in der Raumfahrt eröffnen.
Concurrent Technologies (CTC) hat 4,4 Millionen US-Dollar von der US Air Force erhalten, um die Entwicklung eines großformatigen Metall-Pulverbett-Fusionsdruckers abzuschließen. Dieses Projekt, das im Herbst 2022 begann, zielt darauf ab, neue Anwendungen in der Raumfahrt und Hyperschalltechnik zu unterstützen.
Forscher der Technischen Universität Delft und der Universität Primorska entwickeln lebende Materialien, die sich selbst reparieren können. Diese innovativen Materialien könnten in der Luft- und Raumfahrt sowie im Bauwesen eingesetzt werden.
Rosotics, ein Unternehmen aus Mesa, Arizona, plant den Einsatz von 3D-Druck zur Herstellung orbitaler Werften und Treibstoffdepots. Das Projekt Halo umfasst große Mutterschiffe und autonome R2-Raumfahrzeuge, die mittels „Cold Welding“ Infrastruktur im Weltraum herstellen.
ESA BIC Bavaria und MakerVerse haben eine Partnerschaft zur Schaffung einer Plattform für On-Demand-Fertigungsdienste gestartet. Diese Zusammenarbeit soll die Entwicklung und Produktion innovativer Technologien für die Raumfahrtindustrie in Europa beschleunigen.
A3D Manufacturing hat die AS9100-Zertifizierung erhalten, die die Fähigkeit zur Herstellung von Luft- und Raumfahrtkomponenten bestätigt. Die Zertifizierung, unterstützt von Technologien wie HP Multi Jet Fusion und Markforged’s Metal X, unterstreicht A3D Manufacturings Engagement für Qualität und Sicherheit.
Designer Chandler Cheng hat mit dem „Augmented Limb“ einen 3D-gedruckten robotischen Schwanz entwickelt, der die Beweglichkeit von Astronauten in der Schwerelosigkeit verbessert. Inspiriert von Schlangen und Dinosaurierschwänzen, zielt das Projekt darauf ab, die menschliche Leistungsfähigkeit im Weltraum zu erweitern.
Die beiden Unternehmen Wipro 3D und ISRO haben das PS4-Raketentriebwerk mit Hilfe von Metall-3D-Druck gefertigt und erfolgreich getestet. Diese Zusammenarbeit fördert nachhaltige und kosteneffiziente Raumfahrtmissionen.
Agnikul Cosmos aus Chennai hat erfolgreich den Testflug seiner 3D-gedruckten Rakete Agnibaan durchgeführt. Der Start erfolgte von der privaten Startrampe des Unternehmens im indischen Sriharikota, unterstützt durch ISRO und IN-SPACe.
Forscher der University of Wisconsin–Madison haben erstmals RAM-Geräte in der Schwerelosigkeit erfolgreich 3D-gedruckt. Das von der NASA finanzierte Projekt soll die Herstellung von Elektronikkomponenten im Weltraum ermöglichen.
Die Tomsker Staatsuniversität in Russland führt Tests mit Rotorblättern durch, die auf der Internationalen Raumstation (ISS) mit einem speziell entwickelten Weltraum-3D-Drucker hergestellt wurden. Jetzt stehen Vergleiche zwischen im Weltraum und auf der Erde 3D-gedruckten Rotorblättern, um Unterschiede in der Materialverteilung zu identifizieren.
Das Air Force Research Laboratory (AFRL) hat mittels 3D-Druck eine Schubkammer für Raketenmotoren entwickelt, die den Weg für zukünftige Innovationen in der Luft- und Raumfahrt ebnet. Durch die Integration von KI und maschinellem Lernen verbessert das AFRL die Herstellung von Raketenkomponenten zusätzlich.
Relativity Space hat von der US-Luftwaffe einen Vertrag über 8,7 Millionen US-Dollar erhalten, um Forschungen im Bereich der Echtzeit-Fehlererkennung in der additiven Fertigung zu führen. Das Projekt soll bedeutende Fortschritte für die Qualitätssicherung in der Luft- und Raumfahrt bringen.
Sidus Space hat mit der erfolgreichen Implementierung von 3D-Drucktechnologie einen neuen Satelliten, LizzieSat, ins All geschickt. Der Satellit unterstützt verschiedene Industrien durch präzise Datensammlung und -analyse.
Das PSP-AC-Team der Purdue University arbeitet mit Elementum 3D zusammen, um das TADPOLE-Triebwerkssystem mittels 3D-Drucktechnologie zu entwickeln, ein Schlüsselprojekt für zukünftige Raumfahrttechnologien.
Stoke Space, ein US-amerikanisches Unternehmen im Raumfahrtsektor, reduziert die Kosten für den Zugang zum Weltraum durch den Einsatz von 3D-Drucktechnologien mit der Herstellung wiederverwendbarer Raketen. Bei der Entpulverung der 3D-gedruckten Raketenbauteile kommt die Smart Powder Recuperation (SPR) Technologie von Solukon zum Einsatz.
Das CSIRO’s Lab22 in Melbourne hat Australiens ersten Multi-Metall-3D-Drucker in Betrieb genommen, was einen signifikanten Fortschritt für die Luft- und Raumfahrtindustrie darstellt. Diese Technologie verspricht, die Fertigung von Luft- und Raumfahrtkomponenten zu revolutionieren, indem sie effizientere, kostengünstigere und robustere Komponenten ermöglicht.