Raumfahrt:

NASA entwickelt formveränderndes „Gewebe“ für Raumanzüge und mehr mit dem 3D-Drucker

Das NASA Jet Propulsion Laborator hat ein innovatives, formveränderndes „Gewebe“ entwickelt. Die Forscher sehen in dem mit einem 3D-Drucker hergestelltem Metallgewebe einen revolutionären Charakter für die Weltraumforschung. Und begründen, warum sie ihr Forschung als 4D-Druck bezeichnen würden.

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NASA Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology LogoZu Beginn dieser Woche hat das NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) mit dem metallischen „Raumgewebe“ seine neueste Entwicklung vorgestellt. Das 3D-bedruckte Metallgewebe ist faltbar, reflektierend, hochwärmebeständig und stark. Aus ihm könnten in Zukunft nicht nur Raumanzüge der Astronauten, sondern auch Isolierungen und Schilde der Raumfahrzeuge bestehen.

Entwickelt wurde das innovative Material von Raul Polit Casillas und seinem Team. Polit Casillas ist Systemingenieur bei JPL, der bereits im Elternhaus von Textilien und Stoffen umgeben war, da seine Mutter als Modedesignerin arbeitete. Das neue 3D-gedruckte Metallgewebe könnte die Weltraumforschung im Ganzen revolutionieren.

NASA Raumgewebe
Das 3D-bedruckte Raumgewebe ist mit einigen Funktionen ausgestattet. (Bild: © NASA/JPL-Caltech)

Das Material erinnert im weitesten Sinne an ein aus dem Mittelalter bekanntes Kettenhemd, das von Rittern getragen wurde. Das neue Material wird mit Hilfe eines additiven Fertigungsprozesses hergestellt, die einzelnen Stücke dabei separat gefertigt. Das Forscherteam rund um Polit Casillas bezeichnet den Herstellungsprozess des Stoffes sogar als 4D-Druck, ein Begriff dessen genaue Bedeutung bis zum heutigen Zeitpunkt noch nicht klar und allgemein gültig definiert wurde.

4D-Druck: Geometrie und Funktion drucken

Polit Casillas: „Wir nennen es“ 4D-Druck“, weil wir sowohl die Geometrie als auch die Funktion dieser Materialien drucken können. Wenn die Herstellung des 20. Jahrhunderts von der Massenproduktion angetrieben wurde, dann ist dies die Massenproduktion von Funktionen.“

Aktuell besitzen die 3D-gedruckten Gewebe vier Hauptfunktionen – Reflektivität, Faltbarkeit, passives Wärmemanagement und Zugfestigkeit. Das passive Wärmemanagement ist von enormer Wichtigkeit, da es dafür sorgt, dass die eine Seite des Gewebes für Lichtreflexionen ausgelegt ist, während die andere die Wärme absorbiert. Die Faltfunktion ist ebenfalls sehr wichtig, da sich so das Material leichter anpasst und zugleich für verschiedene Anwendungen einsetzbar ist.

Einsatzbereiche

Das 3D-gedruckte Raumgewebe könnte beispielsweise zur Herstellung von starken und haltbaren Astronauten-Raumanzügen verwendet werden. Zugleich lassen sich damit aber auch Antennen und andere Geräte herstellen. Eventuell ist es sogar möglich, mit diesem Material Raumfahrzeuge von Meteoriten und dergleichen mehr abzuschirmen oder vielleicht sogar Objekte von der Oberfläche anderer Planeten aufzunehmen.

Beide Seiten des Gewebes.
Während eine Seite des Gewebes Wärme speichert, absorbiert die andere Seite Wärme. Beide Seiten besitzen aber noch, für die Raumfahrt interessante Eigenschaften. (Bild: © NASA/JPL-Caltech)

Die Forscher des NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) sind der Ansicht, dass die neuen Materialien auch dafür verwendet werden können, Raumfahrzeuge auf eisigen Monden oder Planeten (zu denen beispielsweise Jupiters Europa Mond gehört) zu isolieren und sogenannte „Füße“ zu schaffen, die umklappbar sind, aber auch auf unebenen Oberflächen stehen. Zugleich könnte das Funktionsgewebe dafür sorgen, die Entwicklungskosten zu reduzieren, ohne dass die Qualität und Funktionalität darunter leiden.

Andreas Shapiro-Scharlotta von JPL erklärte dazu: „Wir kratzen einfach an der Oberfläche dessen, was möglich ist. Die Verwendung von organischen und nicht-linearen Formen ohne zusätzliche Kosten für die Herstellung führt zu effizienteren mechanischen Konstruktionen.“

JPL plant auch, die innovativen Gewebe direkt im Weltraum herzustellen. So bekämen die Astronauten mehr Autonomie. Nach Meinung von Polit Casillas ist es später vielleicht auch möglich, dass Astronauten im All alte Materialien recyceln und in neue Strukturen verwandeln können, was sonst aufgrund Ressourcenmangel nur schlecht möglich ist.

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