Unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten: Metallteil zum ersten Mal im 3D-Druck im Weltraum hergestellt
Dieses Bauteil wurde auf der ISS hergestellt. (Quelle: ESA/NASA)
Das sogenannte In-Space Manufacturing (ISM) ist ein wichtiger Bestandteil aller künftigen Pläne der Raumfahrtbehörden Nasa und ESA, Missionen auf dem Mond und auf dem Mars zu unterhalten. Es bezeichnet eine Form des 3D-Drucks, der unter den Bedingungen der Mikrogravitation funktioniert.
3D-Druck in der Mikrogravitation schwierig
Auf der Erde ist diese Form der Fertigung längst weitverbreitet. So haben Unternehmen wie SpaceX, Rocket Lab, Aerojet Rocketdyne und Relativity Space bereits erfolgreich Triebwerke, Komponenten und ganze Raketen mit der Technologie des 3D-Drucks hergestellt.
Auch die US-Raumfahrbehörde Nasa konnte bereits eine Aluminiumschubkammer für einen Raketenmotor und eine Aluminium-Raketendüse in 3D drucken, während die ESA einen 3D-gedruckten Stahlboden-Prototyp für eine zukünftige Mondunterkunft anfertigte.
Im August ist es laut ESA nun erstmals gelungen, das erste Metallteil im Weltraum herzustellen, nämlich an Bord der Internationalen Raumstation ISS. Das ist ein wichtiger Meilenstein für die Raumfahrt, weil mit solchen Verfahren Ersatzteile vor Ort hergestellt werden können, anstatt auf Nachschubmissionen angewiesen zu sein.
3D-Drucker für Metallteile zeigt ersten Erfolg
Dazu wird auf der ISS der Metal 3D Printer, der unter der Leitung von Airbus Defence and Space (SAS) in Zusammenarbeit mit der Direktion für bemannte und robotische Erkundung der ESA gebaut wurde, eingesetzt. Er befindet sich seit Ende Januar auf der ISS und wurde im darauffolgenden Juni in Betrieb genommen. Im August wurde die erste 3D-Metallform hergestellt, der nach den Planungen drei weitere folgen sollen.
Diese vier Bauteile werden dann zur Qualitätsanalyse und Prüfung zur Erde geschickt. Die Verfügbarkeit von ISM soll zunächst Langzeitmissionen auf der Mondoberfläche unterstützen, indem sie die Anzahl der erforderlichen Starts zur Aufrechterhaltung des Betriebs vor Ort verringert.
Limitierte Startfenster erfordern Autonomie vor Ort
Noch wichtiger wird die Technologie bei Langzeitmissionen zum Mars. Dabei kann die Möglichkeit, Ersatzteile herzustellen, Ausrüstung zu reparieren und spezifische Werkzeuge nach Bedarf zu konstruieren, den Missionsbesatzungen ein gewisses Maß an Autonomie gewährleisten. Das soll ihre Abhängigkeit von Nachschubmissionen von der Erde aus verringern.
Die Wichtigkeit wird deutlich, wenn man bedenkt, dass sich die Startfenster zum Mars nur alle 26 Monate öffnen und der Weg zum roten Planeten dann sechs bis neun Monate dauert. Entsprechend experimentiert die Nasa schon seit 2014 mit entsprechenden Verfahren, zunächst mit Teilen aus Kunststoff. Recht schnell gelang es, spezifische Werkzeuge herzustellen, darunter ein Kunststoffschlüssel, ein Ratschenschlüssel und einiges mehr.
Das nun hergestellte Metallbauteil markiert jedoch einen Durchbruch. Die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologie sind nahezu unbegrenzt und integraler Bestandteil aller Pläne für die Expansion des Menschen über die niedrige Erdumlaufbahn (LEO) hinaus.
