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30.04.2018

Werkzeuge im Weltall drucken

Wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können, zeigte die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) auf der Hannover Messe 2018. Nach Angaben des Instituts lassen sich so Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduzieren.

Der erste in Schwerelosigkeit aus Metall per 3D-Druck gedruckte Schraubenschlüssel. (Bild: BAM, Referat Unternehmenskommunikation)

Das selektive Laserschmelzen (SLM), das für den 3D-Druck Metallpulver verwendet, ist die am weitesten verbreitete Technik beim Additive Manufacturing. Doch wie verhält sich das Verfahren unter Schwerelosigkeit? Dieser Frage ging die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zusammen mit der Technischen Universität (TU) Clausthal und dem DLR Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik in dem Projekt "Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit" auf den Grund. Dabei wird ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem Laserschmelzen hergestellt. Die Fertigung erfolgt auf Grundlage von Datenmodellen. Metallisches Pulver wird dabei mittels intensiver Laserstrahlung in jeder Schicht lokal verschmolzen. Das Besondere des hier verwendeten Verfahrens ist, dass das Auftragen der Pulverschichten unabhängig von der Schwerkraft erfolgt. Dazu wird ein Prozessgas – in diesem Fall Stickstoff – durch die Pulverschichten gesaugt und damit das Pulverbett auch ohne Gravitation stabilisiert.

Neues Druckverfahren erfolgreich getestet

Das neuartige Verfahren wurde bereits erfolgreich auf zwei Parabelflugkampagnen getestet. Erstmals kamen dabei auch metallische Pulver zum Einsatz, die eine Herausforderung darstellen, weil sie potenziell brennbar und explosiv sind. Die Forschungsgruppe hat ein Verfahren entwickelt, das das Verarbeiten von metallischem Pulver im Weltall unter einer Schutzgasatmosphäre erlaubt.

„Auf unserer letzten Parabelflugkampagne im März haben wir mit einer völlig neuen Technologie erstmals einen Schraubenschlüssel in der Schwerelosigkeit drucken können“, erklärt Prof. Dr. Jens Günster, Projektleiter und Leiter des Fachbereiches Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe an der BAM. „Wir freuen uns, dass wir unsere Forschungsergebnisse auf der Hannover Messe vorstellen und so das Potenzial unseres Verfahrens für die Raumfahrtindustrie zeigen konnten“.

Die zum Einsatz kommenden Verfahren wurden zum Teil bereits international patentiert: Sie gehen auf zwei Patentfamilien zurück, die innerhalb Deutschlands gemeinschaftlich von der BAM und der TU Clausthal und außerhalb Deutschlands von der BAM alleinig anmeldet wurden.

Unternehmensinformation

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung

Unter Den Eichen 87
DE 12205 Berlin
Tel.: 030-8104-0
Fax: -72222

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