Hoch hinaus: China verbessert Einsatz von 3D-Druck mit Keramik in Schwerelosigkeit

Ein Team von Forschern der Chinese Academy of Sciences (CAS) hat sich zum Ziel gesetzt, den 3D-Druck in der Schwerelosigkeit einsetzen zu können. Mithilfe der DLP-Technik gelang ihnen in diesem Bereich eigenen Angaben zufolge auch große Fortschritte. Vor allem ein großes Probleme konnte gelöst werden.

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Der 3D-Druck ist für die Raumfahrt sehr attraktiv – vor allem wegen der zahlreichen Einsatzmöglichkeiten. Hinzu kommen auch die Vorteile in Bezug auf Senkung der Herstellungskosten und der Zeitreduzierung. Ein Forschungsteam der Chinese Academy of Sciences will jetzt eine neue, vielseitig nutzbare 3D-Drucktechnologie entwickeln.

3D-Druck in der Schwerelosigkeit

Seitdem vor zwei Jahren in China ein 3D-Drucker in der Schwerelosigkeit erfolgreich getestet wurde, schreitet die Forschungsarbeit der Chinesen im Bereich des Mikrogravitation-3D-Drucks immer weiter voran. In einem Artikel auf der Webseite der CAS wurde jetzt bekannt gegeben, dass das erste Experiment zur Herstellung von Keramikobjekten in der Schwerelosigkeit von Wissenschaftlern des Technologie- und Ingenieurzentrums für Weltraumnutzung an der CAS durchgeführt wurde. Dabei verwendeten die Wissenschaftler einen DLP-3D-Drucker, um Keramiken für ein Parabolflugzeug in Neuseeland herzustellen.

 

Die Wissenschaftler testeten im Verlauf der Experimente auch eine Metallgießtechnik mit Keramikformen im 3D-Druckverfahren. Dieser Erfolg bedeutet China sehr viel, da es die Technologie nutzen will, um auf seiner zukünftigen Raumstation Instrumentenkomponenten mit 3D-Druck herzustellen. Auch die NASA arbeitet an verschiedensten Projekten zur Etablierung des 3D-Drucks in der Raumforschung. Das Prinzip der Chinesen könnte sogar auf dem Mond oder auf Mars funktionieren. Dies wäre durchaus möglich, da der Boden auf dem Mond auch Elemente wie Eisen, Aluminium und Titan enthält – ähnliche Rohstoffe wie die von Keramik.

Ein 3D-gedrucktes Keramikobjekt
3D-gedrucktes Keramikobjekt (Bild © Technology and Engineering Center for Space Utilization of the Chinese Academy of Sciences).

Der Direktor des CAS Key Laboratory of Space Manufacturing Technology, Wang Gong, sagt: „Der DLP-3D-Druck ist eine weitverbreitete 3D-Drucktechnologie, die bisher als nicht anwendbar in einer Mikrogravitationsumgebung angesehen wird. Jetzt aber könnten wir uns vorstellen, dass wir die 3D-Drucktechnologie zur Herstellung von Keramikformen mit der Anwendung des Mondstaubes entwickeln und somit Metallbauteile aus dem Mondboden mittels der entwickelten Keramikformen gießen können.“

Diese Teilchen schweben jedoch in der Schwerelosigkeit und sind sehr schwer zu kontrollieren. Hier haben die chinesischen Wissenschaftler eigenen Angaben zufolge eine Möglichkeit gefunden, mit der DLP-Technologie das Pulver in Harzform zu verfestigen. Das Forscherteam benötigte zwei Jahre, um eine Paste herzustellen, die in der Mikrogravitation nicht frei schwebt, was zugleich der wertvollste und kreativste Teil der neuen Technologie ist, mit der die Verarbeitung vieler feiner Teilchen möglich ist.

28 erfolgreiche Experimente

Die Wissenschaftler führten insgesamt 28 Experimente in der Schwerelosigkeit durch – darunter zwei Experimente unter Marsumgebung und zwei unter Mondgravitation am europäischen Flugzeug. Es wurden insgesamt acht Metallproben und zehn Keramikproben hergestellt. Dabei wollte das Team testen, ob ein Objekt mit einer glatten Oberfläche mit dieser Technologie hergestellt werden könnte. Während der Metallgussversuche wurden unter anderem ein kleiner Schraubenschlüssel und eine Schraube hergestellt, die in ihrer Qualität sehr gut sind und die gleichzeitig die Durchführbarkeit der Technologie in diversen Gravitationsbedingungen bestätigen. Darüber hinaus könnte die Technologie für die Weltraumforschung für nützliche Anwendungsmöglichkeiten benutzt werden. Über die weitere Entwicklung unseres Newsletter berichten wir wie gewohnt kostenlosen in unserem 3D-Druck-Newsletter (hier abonnieren).

Das Forschungsteam vor dem Flugzeug, in dem sie Experimente durchführten
Das Team führte erfolgreich 28 Experimente durch (Bild © Technology and Engineering Center for Space Utilization of the Chinese Academy of Sciences).

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