Recycling im All: Refabricator ermöglicht NASA Recycling und 3D-Druck im All

Der Refabricator ist ein wirkungsvoller Weg, um das Recycling und den 3D-Druck im Weltall und auf der Erde deutlich zu vereinfachen.

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Die Raumfahrt schätzt leichtes Gepäck, denn jedes Pfund, das man ins All schießt, kostet sehr viel Geld. Die NASA ist gerne auf alle Eventualitäten vorbereitet, das läuft natürlich mit mehr Vorräten besser. Der 3D-Druck bietet eine Lösung, um explodierende Kosten zu verhindern.

Bald wird der Refabricator auf die internationale Raumstation gebracht. Diese Maschine, in der Größe eines kleinen Kühlschranks, nimmt Plastik, schmilzt es ein und schafft neue Komponenten. Es ist die erste Maschine, die Recycling und 3D-Druck kombiniert.

3D-Drucker Refabricator
Der Refabricator bei Tests vor der Reise ins Weltall. (Bild: © NASA/MSFC/Emmett Given)

Die NASA möchte noch viel weiter gehen. Es dauert nicht lange, um eine Lieferung mit neuen Waren an die Raumstation zu schicken. Doch der Mond und der Mars sind nochmal eine ganz anderes Kaliber, sagt Niki Werkheiser, die auf die Produktion im All spezialisiert ist. „Neue Vorräte würden Wochen brauchen, um den Mond zu erreichen und beim Mars dauert es Monate – eine sehr lange Zeit.“

Hier kommt die 3D-Druck „MacGyver Box“ ins Spiel. 1999 stellte die NASA einen 3D-Drucker bei einem Parabelflug auf den Vomit-Kometen zur Verfügung, bei dem 25-Sekunden-Salven an Schwerelosigkeit produziert wurden, um zu testen, wie der Prozess durch Schwerkraftveränderungen beeinflusst werden könnte. Kein guter Zeitpunkt, da Patente die Nutzung noch verkomplizierten. 

Erster 3D-Druck im Weltall
Dieses mit einem 3D-Drucker erstellte 3D-Objekt schreibt Geschichte als erstes im Weltall gedruckte Objekt (Bild © nasa.gov).

Den ersten 3D-Drucker gab es für die Raumstation im Jahr 2014. Zwei Jahre später erschien der Nachfolger. Dieser wurde von der Firma Made in Space entwickelt und druckte sowohl für die NASA als auch für Kunden auf der Erde.  Das fehlende frische Plastik war jedoch immer noch ein Problem.

Hier kommt der Refabricator ins Spiel. Auf der Erde Plastik zu recyclen ist teuer und ineffektiv. Auf der Raumstation gibt es dafür Hindernisse wie die Mikrogravitation und strenge Sicherheitsauflagen.

Der Recyclingvorgang und seine Tücken

Beim Recycling wird erst das Plastik pulverisiert – vergleichbar mit einer Kaffeemühle. In einem weiteren Schritt wird es zu Basiskunststoff verarbeitet. Doch so einfach läuft das nicht im Weltall. Dank der fehlenden Schwerkraft ist jegliche Art von Pulver eine ernste Gefahr für die Astronauten. Der Refabricator schmilzt das Plastik ein, es entsteht ein Filament. Das Plastik wird weniger beschädigt und das Material kann häufiger verwendet werden ohne neues Material zu benötigen. Die üblichen Wege, Filament herzustellen, erzeugen viel Abfall. Der Refabricator verhindert das. Man gibt Material hinein und bekommt die gleiche Menge an Material wieder heraus.

Die Geräte arbeiten so autonom wie möglich, denn die Astronauten haben nicht die Zeit, um den Vorgang im Auge zu behalten. Sie müssen nur am Ende die Produkte aus der Maschine nehmen. Die stark kontrollierte Umgebung auf der Raumstation verhindert, dass der Refabricator sich denselben Herausforderungen stellen muss, wie man sie beim Recycling von Kunststoff auf der Erde hat. Der Refabricator arbeitet nur mit einem Typ von Plastik, dem sehr stabilen UItem. Wäre das Recyclen mehrerer Stoffe möglich, müsste man sich zumindest auch mit dem Sortieren auf der Raumstation auseinandersetzen.

Ausgedrucktes Objekt.
Das Druckmaterial Ultem 9085 wird unter anderem von den Fortus Druckern verwendet. (Bild: © 3dprint.com)

Eine weitere Plastikart ist das nächste Ziel

Das nächste Ziel der NASA ist es, HDEP, eine andere Art von Plastik zu integrieren, das für medizinischen Bedarf genutzt werden kann. Langfristig hofft Werkheiser, dass ein Projekt namens FabLab – kurz für Fabrikationslabor – in der Lage ist, Plastik mit Metall und Elektronik zu drucken, da mehr als ein Viertel der Probleme auf der Raumstation mit elektrischen Komponenten zu tun haben. Das FabLab testetet diese Plastikarten gerade und versucht herauszufinden, wie diese mit dem Refabricator zusammenarbeiten.

Werkheiser und Mühlbauer schwören auf die Vorteile des Refabricators und dessen Nachfolger. Diese Technik könnte sich auch auf der Erde als nützlich erweisen. Auch das US-amerikanische Verteidigungsministerium ist darauf aufmerksam geworden. Deren Truppen arbeiten zwar nicht in der Schwerelosigkeit, dafür aber oft auf engem Raum mit begrenzten Möglichkeiten, strengen Sicherheitsauflagen und wenig Zeit.
Diese verbesserte Art des Recyclings wird sich auch auf der Erde als nützlich erweisen.

 

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