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 Team am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) und die Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO) entwickelten ein 3D-gedrucktes Raumfahrtinstrument zur Erkennung von Luftverschmutzung, das mit einer hochfesten Aluminiumlegierung namens Scalmalloy entwickelt wurde.
AML3D hat einen bedeutenden Schritt in der Luft- und Raumfahrtindustrie gemacht, indem das Unternehmen die AS9100D Zertifizierung erlangte. Diese Errungenschaft unterstreicht das Engagement von AML3D für Qualität und Sicherheit in der Fertigung von 3D-gedruckten Komponenten.
Stratasys Ltd. wird für eine kommende Mondmission von Aegis Aerospace 3D-gedruckte Materialien zur Verfügung stellen, um deren Leistung im Weltraum zu testen. Diese Mission zielt darauf ab, die Potenziale des 3D-Drucks für zukünftige Raumfahrtanwendungen zu erforschen.
Boeing hat eine Spende an die Space Foundation für die Einrichtung eines neuen Additive Manufacturing Space Lab geleistet, das sich auf 3D-Design und -Druck spezialisiert. Dieses Labor wird nicht nur das Lernen der Schüler durch interaktive und technologisch fortschrittliche Methoden voranbringen, sondern auch eine wichtige Ressource für hands-on Erfahrungen bieten. Die Partnerschaft zwischen Boeing und der Space Foundation unterstreicht die Bedeutung der additiven Fertigung für die Raumfahrtindustrie und die Ausbildung künftiger Generationen.
Vitesse Systems hat in einem innovativen Schritt eine 3D-gedruckte Antenne für den Tomorrow-R1 Satelliten geliefert, was die Anwendungsmöglichkeiten der additiven Fertigung in der Raumfahrttechnologie erweitert. Die erfolgreiche Integration unterstreicht das Potenzial dieser Technologie für zukünftige Raumfahrtprojekte.
Farsoon Technologies hat in Zusammenarbeit mit Deep Blue Aerospace die Produktionszeit für Raketentriebwerksbrennkammern mit 3D-Druck um 70% reduziert. Dieser Fortschritt kennzeichnet einen wichtigen Schritt in der additiven Fertigung großer Raumfahrtkomponenten.
Trumpf kooperiert mit The Exploration Company, um Kernkomponenten für Raumfahrzeuge mittels 3D-Druck zu fertigen. Diese Technologie ermöglicht eine effizientere und schnellere Produktion und könnte die Kosten für Raumfahrtmissionen deutlich reduzieren.
BLT hat mit der 3D-Drucktechnologie entscheidend zum erfolgreichen Start der Orienspace-Rakete Gravity-1 Y-1 beigetragen. Durch die Fertigung komplexer Metallkomponenten wurden neue Maßstäbe in der Raumfahrt gesetzt.
Die NASA startet in Kooperation mit der ESA eine Mission, um Metall-3D-Drucktechnologien auf der Internationalen Raumstation ISS zu testen. Ziel ist es, die Notwendigkeit von Ersatzteilen bei Langzeitmissionen zu reduzieren.
Sidus Space hat eine Multi-Material 3D-Druckabteilung eingeführt, um die Raumfahrtindustrie zu bereichern. Diese Erweiterung bietet innovative Lösungen mit leichten und starken Materialien wie OnyxFR-A.
GKN Aerospace treibt mit seiner 50 Millionen Pfund schweren Investition die additive Fertigung in der Luft- und Raumfahrtindustrie voran. Diese Investition, unterstützt durch die Schwedische Energieagentur, zielt darauf ab, den Rohmaterialverbrauch erheblich zu reduzieren und gleichzeitig die Effizienz und Nachhaltigkeit der Produktion zu steigern. Das Projekt in Trollhättan, Schweden, wird auch neue Arbeitsplätze schaffen und die Entwicklung in der Branche vorantreiben.
DCUBED, ein deutsches NewSpace-Unternehmen, und die Hochschule München haben Fördermittel für ein Projekt erhalten, das 3D-Druck im offenen Weltraum erforscht. Das Projekt, finanziert vom Bayerischen Wirtschaftsministerium, zielt darauf ab, die Möglichkeiten des 3D-Drucks im Weltraum zu demonstrieren und zur Marktreife zu entwickeln.
Northrop Grumman hat bei einem Test ihres neuen Feststoffraketentriebwerks, bei dem verschiedene Komponenten und Werkzeuge mittels 3D-Druck hergestellt wurden, signifikante Erfolge erzielt. Dieser Fortschritt, der Teil des SMART Demo-Projekts ist, führte zu einer 75%igen Reduktion der Vorlaufzeiten und zur Entwicklung eines neuen, kälteresistenten Treibstoffs.
Das iLAuNCH Trailblazer-Projekt aus Australien, eine Initiative von UniSA, VPG Innovation und SMR Australia, widmet sich der Herstellung optischer Komponenten für Satelliten mittels additiver Fertigung. Durch die Nutzung von Freiformoptik-Technologie, ermöglicht durch fortschrittliche 3D-Druck-Verfahren, sollen die Grenzen traditioneller Glasoptik überwunden werden.
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) hat in Zusammenarbeit mit Zarm Technik einen neuen Prozess entwickelt, um elektromagnetische Spulen aus reinem Kupfer mittels 3D-Druck herzustellen. Diese Entwicklung ist Teil des General Support Technology Programme, das die ESA in den letzten dreißig Jahren vorangetrieben hat. Die innovativen Spulen könnten zukünftig eine wesentliche Rolle in der Konstruktion und im Betrieb von Weltraumhardware spielen.
Ein Team der West Virginia University hat den 3D-Druck in einem schwerelosen Umfeld untersucht. Die Ergebnisse könnten langfristige Raumfahrtmissionen und Besiedlung von Raumschiffen, dem Mond oder Mars beeinflussen. Insbesondere die Möglichkeit, Ressourcen direkt im All zu nutzen, zeigt vielversprechende Perspektiven auf.
Die NASA hat erfolgreich eine mittels 3D-Druck hergestellte Aluminium-Raketen-Düse getestet. Entwickelt mit dem neuen RAMFIRE-Verfahren zeigt diese Innovation, wie moderne Technologien die Raumfahrt verändern. Das Verfahren könnte Kosten und Komplexität der Raketenherstellung reduzieren.
Die in Chennai ansässige Firma Agnikul plant, eine mittels 3D-Druck erstellte Rakete ins All zu schicken. Mit einem beeindruckenden Kapital von insgesamt $40 Millionen steht das Unternehmen bereit, die Raumfahrtindustrie voranzutreiben. Das Projekt „Agnibaan“ könnte einen bedeutenden Schritt in dieser Richtung darstellen.
Forscher vom Oak Ridge National Laboratory (ORNL) haben ein Rad für den kommenden NASA VIPER Rover mittels 3D-Druck hergestellt. Während das Rad auf der Erde erstellt wurde, zeigt es das Potenzial, zukünftige Teile direkt auf dem Mond zu drucken. Die Idee könnte das Gewicht von Mondmissionen erheblich reduzieren.
X-Bow Systems hat einen Vertrag über 17,8 Millionen US-Dollar von der U.S. Air Force Research Laboratory erhalten, um additive Fertigungstechnologien für Feststoffraketenmotoren zu demonstrieren. Dieses Projekt ist Teil des RE-ARM Programms, welches die Entwicklung kostengünstiger Ausrüstungen zur Herstellung von Feststoffraketenmotoren unterstützt. X-Bow plant, eine Produktionsstätte in Texas zu errichten und strebt an, die Produktionszeit mit Hilfe der 3D-Druck-Technologie signifikant zu reduzieren.