Eine kleine S-Kurve, die in verflüssigtem Edelstahl abgelagert wird, bedeutet einen gewaltigen Fortschritt für die Fertigung im Orbit: Es handelt sich um den allerersten 3D-Druck von Metall an Bord der Internationalen Raumstation, der vergangenen Donnerstag an Bord des Columbus-Labormoduls der ESA stattfand.
„Diese S-Kurve ist eine Testlinie, die die Inbetriebnahme unseres Metall-3D-Druckers erfolgreich abschließt“, erklärt der technische Mitarbeiter der ESA, Rob Postema.
„Der Erfolg dieses ersten Drucks und anderer Referenzlinien versetzt uns in die Lage, in naher Zukunft komplette Teile zu drucken. Diesen Punkt haben wir dank der intensiven Anstrengungen des Industrieteams unter der Leitung von Airbus Defense and Space SAS, des CADMOS User Support Center in Frankreich, von dem aus die Druckvorgänge vom Boden aus überwacht werden, sowie unseres eigenen ESA-Teams erreicht.“
Sébastien Girault, Teil des Teams beim Konsortialführer Airbus, fügt hinzu: „Wir sind sehr glücklich, den allerersten 3D-Metalldruck an Bord der ISS durchgeführt zu haben – die Qualität ist so gut, wie wir es uns nur erträumen konnten.“
Der Technologiedemonstrator des Metall-3D-Druckers wurde von einem Industrieteam unter der Leitung von Airbus im Auftrag des ESA-Direktorats für bemannte und robotische Exploration entwickelt.
Es erreichte die ISS bereits im Januar. ESA-Astronaut Andreas Mogensen installierte die rund 180 Kilogramm schwere Nutzlast anschließend im European Draw Rack Mark II, einem Teil des ESA-Columbus-Moduls.
Bildnachweis: ESA/Airbus
Das Design des Metall-3D-Druckers basiert auf einem Edelstahldraht, der in den Druckbereich eingeführt wird, der von einem Hochleistungslaser erhitzt wird, der etwa eine Million Mal stärker ist als ein herkömmlicher Laserpointer. Wenn der Draht in das Schmelzbad eintaucht, schmilzt das Ende des Drahtes, sodass dem Druck Metall hinzugefügt wird.
Der Druckvorgang wird vollständig vom Boden aus überwacht. Die Besatzung an Bord muss lediglich ein Stickstoff- und Entlüftungsventil öffnen, bevor der Druckvorgang beginnt. Aus Sicherheitsgründen arbeitet der Drucker in einer vollständig abgedichteten Box, sodass keine übermäßige Hitze oder Dämpfe entweichen können.
Für den anschließenden 3D-Druck im Originalmaßstab wurden vier Formen ausgewählt, die später zur Erde zurückgebracht und mit Referenzdrucken verglichen werden sollen, die auf der Erde bei Normalgravitation angefertigt wurden.
Der ESA-Materialingenieur Advenit Makaya vom ESA-Direktorat für Technologie, Ingenieurwesen und Qualität hat das Projekt beraten. „Zwei dieser gedruckten Teile werden im Labor für Materialien und elektrische Komponenten am ESTEC in den Niederlanden analysiert, um herauszufinden, ob sich anhaltende Mikrogravitation auf den Druck metallischer Materialien auswirkt. Die anderen beiden gehen an das Europäische Astronautenzentrum und die Technische Universität Dänemarks, DTU“, sagte Makaya.
Eines der Ziele der ESA für die zukünftige Entwicklung ist die Schaffung einer Kreislaufwirtschaft im Weltraum und das Recycling von Materialien im Orbit, um eine bessere Nutzung der Ressourcen zu ermöglichen, beispielsweise durch die Wiederverwendung von Teilen alter Satelliten für neue Werkzeuge oder Strukturen. Eine betriebsbereite Version dieses 3D-Metalldruckers würde die Notwendigkeit beseitigen, ein Werkzeug mit einer Rakete in den Weltraum zu schicken, und es den Astronauten ermöglichen, die benötigten Teile im Orbit zu drucken.