3D-Druck in der Schwerelosigkeit

Damit Astronauten künftig Werkzeuge oder Ersatzteile im Weltraum per 3D-Druck selbst herstellen können, testen Wissenschaftler des BAM und der TU Clausthal im Rahmen der 30. Parabelflugkampagne des DLR, wie ein 3D-Drucker mit Pulver als Ausgangsmaterial in Schwerelosigkeit stabilisiert werden kann - und wollen dadurch Erkenntnisse gewinnen, die auch den 3D-Druck auf der Erde verbessern.

Im Projekt "Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit" der Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) und der Technischen Universität Clausthal geht es darum, ein Bauteil durch Aufbringen von Schichten eines fließfähigen Pulvers herzustellen. Dazu wird ein Computer-animiertes und in virtuelle Schichten zerlegtes Bauteil durch das wiederholte Auftragen von Pulverschichten Schicht für Schicht aufgebaut.

In den geplanten Parabelflug-Experimenten liegt der Fokus auf dem Schichtauftrag des Pulvers, da dies unter Schwerelosigkeit sehr schwierig ist. Um das Pulverbett mit dem eingeschlossenen Bauteil auch ohne Gravitation zu stabilisieren, wollen die Wissenschaftler Luft-Gasstrom nutzen, der durch die Pulverschichten gesaugt wird.

"3D-Druck ist noch nie in der Schwerelosigkeit erforscht worden – BAM, DLR und TU Clausthal sind da Pioniere", erklärt Prof. Dr. Jens Günster, Projektleiter und Leiter des Fachbereiches Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe an der BAM. Ziel des Forschungsprojektes ist es, individuelle Fertigungsmöglichkeiten von benötigten Komponenten während einer Raumfahrtmission auszubauen und weiterzuentwickeln.

Darüber hinaus ist das eingesetzte Verfahren auch für die industrielle Anwendung auf der Erde von großem Interesse: "Eine höhere Packungsdichte der Pulverpartikel und ein verbesserter Schichtauftrag für feinere, nicht fließfähige Pulver sind zwei wesentliche Vorteile gegenüber den konventionellen Schichtauftragsverfahren", ergänzt Günster.

gk