Werkzeugfertigung in der Schwerelosigkeit

  • 05. March 2018

Test eines innovativen 3D-Druck­ver­fahrens für die Raum­fahrt.

Die Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung will erst­mals Werk­zeug per 3D-Druck in der Schwere­losig­keit her­stellen. Zusammen mit der TU Claus­thal und dem DLR testet die BAM bei der 31. Parabel­flug­kampagne des DLR vom 6. bis 8. März ihr inno­va­tives addi­tives Ferti­gungs­ver­fahren in Schwere­losig­keit. Ziel der Experi­mente ist es, zu zeigen, dass Astro­nauten auch auf einer Welt­raum­mission Werk­zeuge oder Ersatz­teile bei Bedarf selbst her­stellen können.

3D-Druck

Abb.: Forscher testen 3D-Druck in der Schwere­losig­keit. Erst­mals wird mit metal­lischen Pulvern experi­men­tiert. (Bild: BAM)

„Additive Fertigungsverfahren sind die Zukunft der nach­haltigen Pro­duk­tion“, sagt Ulrich Panne, Präsi­dent der BAM. „Gerade in der Raum­fahrt­indus­trie wo jedes Kilo zählt, können damit enorme Kosten gespart werden, wenn nur ein Drucker und Pulver anstatt eines ganzen Werk­zeug­koffers und Bau­teile mit an Bord genommen werden müssen.“

Im aktuellen Experiment werden erstmalig metallische Pulver unter Schwere­losig­keit ver­wendet. Diese ermög­lichen ein voll­stän­diges Ver­schmelzen des Pulvers mittels Laser­strah­ung zu einem fertigen Bau­teil. Die Heraus­forde­rung besteht dabei in der Hand­habung eines Pulvers, das brenn­bar oder explosiv ist. Die Forschungs­gruppe hat daher ein neues Ver­fahren ent­wickelt, das das Ver­ar­beiten metal­lischer Pulver unter einer Schutz­gas­atmo­sphäre erlaubt.

Für den Schichtauftrag des Pulvers, der gerade unter Schwere­losig­keit sehr schwierig ist, hat das Kon­sor­tium eine neue Techno­logie ent­wickelt. Um das Pulver­bett mit dem ein­ge­schlos­senen Bau­teil auch ohne Schwer­kraft zu stabi­li­sieren, nutzen die Wissen­schaftler einen konti­nuier­lichen Gas­strom, der durch die Pulver­schichten gesaugt wird und so die Partikel ansaugt.

„Während unseres ersten Mitflugs bei der 30. DLR-Parabel­flug­kampagne im August 2017 konnten wir unser Ver­fahren bereits erfolg­reich testen und erste kleine kera­mische Bau­teile in der Schwere­losig­keit her­stellen“, erklärt Projekt­leiter Jens Günster von der BAM. „Jetzt wollen wir einen Schritt weiter gehen und das Poten­zial unseres Ver­fahrens für die addi­tive Ferti­gung metal­lischer Bau­teile für Welt­raum­missionen zeigen.“

Die zum Einsatz kommenden Verfahren im Projekt „Pulver­basierte addi­tive Ferti­gung unter Schwere­losig­keit” 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 allein ange­meldet wurden.

BAM / RK

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