01.03.2018

Der gedruckte Maulschlüssel

So sieht er aus: Der erste in Schwerelosigkeit aus Metall per 3D-Druck gedruckte Schraubenschlüssel.

Quelle: BAM, Referat Unternehmenskommunikation

BAM, TU Clausthal und das DLR Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik in Braunschweig werden ihr innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt zur 31. Parabelflugkampagne des DLR testen. Los geht's ab dem 5. März.

Mit dabei sind: Dr.-Ing. Thomas Mühler von der TU Clausthal; Marc Sparenberg vom DLR Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik sowie seitens der BAM Gunther Mohr vom Fachbereich Schweißtechnische Fertigungsverfahren sowie Jörg Lüchtenborg, Dr. Andrea Zocca und Prof. Dr. Jens Günster vom Fachbereich Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe.

Ziel ist es, zu zeigen, dass Astronauten auf einer Weltraummission Werkzeuge oder Ersatzteile bei Bedarf per 3D-Druck selbst herstellen können. Bei den aktuellen Versuchen sollen erstmalig metallische Pulver unter Schwerelosigkeit verwendet werden.

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Das Team der Wissenschaftler

Ready for take-off: Das Team ist bereit für die zweite Parabelflug-Runde. Mit dabei (v.l.n.r.): Dr.-Ing. Thomas Mühler, TU Clausthal; Dr. Andrea Zocca, BAM; Marc Sparenberg, DLR Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik; Gunther Mohr, BAM; Jörg Lüchtenborg, BAM und Prof. Dr. Jens Günster, BAM/TU Clausthal

Quelle: BAM, Referat Unternehmenskommunikation

Prof. Dr. Jens Günster, Leiter des Fachbereiches Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe und zugleich Professor für Hochleistungskeramik an der TU Clausthal fasst die geplanten Experimente zum bevorstehenden Parabelflug zusammen:

"Wir haben für unsere zweite Kampagne eine völlig überarbeitete Schichtauftragstechnologie ins Rennen geschickt. Diese muss erst mal zeigen, dass sie für das Auftragen von Schichten unter Bedingungen der Schwerelosigkeit geeignet ist. Dann sollen das erste Mal mit dieser Technologie metallische Werkstoffe verarbeitet werden und zu guter Letzt hoffe ich natürlich, dass ein brauchbares Bauteil gefertigt werden kann. Wir möchten ein Werkzeug, einen kleinen Maulschlüssel, aus der Kampagne mitnehmen."

Prof. Jens Günster prüft die Strahlenschmelzanlage zur additiven Fertigung

Letzter Check der Strahlenschmelzanlage vor dem Transport nach Bordeaux. Dieses Mal soll zur additiven Fertigung mit metallischem Pulver experimentiert werden.

Quelle: BAM

In einem ersten zero-g Experiment, September 2017, lag der Fokus auf dem Schichtauftrag des Pulvers, da dies der kritische Prozessschritt unter Schwerelosigkeit ist. Da die Schwerkraft eine entscheidende Voraussetzung für das Auftragen einer dünnen Schicht fließfähigen Pulvers ist, besteht die Herausforderung darin, den Schichtauftrag des Pulvers unabhängig von der Schwerkraft auszuführen. Es konnte nachgewiesen werden, dass ein Gasstrom durch das Pulver die Gravitation ersetzen kann. Die Partikel werden angesaugt. In dem aktuellen Experiment werden nun erstmals metallische Pulver unter Schwerelosigkeit als Schichten aufgetragen und mittels Laserstrahlung lokal zu einem Bauteil verschmolzen. Damit soll das große Potential des Selektiven Laserschmelzprozesses (SLM) für die additive Fertigung gebrauchsfertiger, metallischer Bauteile künftigen Weltraummissionen zugänglich gemacht werden.

Hintergrund

Parabelflüge werden für wissenschaftliche Experimente in Schwerelosigkeit (Mikrogravitation) und zum Testen von Raumfahrttechniken eingesetzt. Eine DLR-Parabelflugkampagne besteht in der Regel aus drei Flugtagen zu je vier Flugstunden, an denen jeweils 31 Parabeln geflogen werden. Dabei steigt das Flugzeug aus dem horizontalen Flug steil nach oben, drosselt die Schubkraft der Turbinen und fliegt dabei eine Parabel, bei der für etwa 22 Sekunden Schwerelosigkeit herrscht. Insgesamt stehen so bei einer Flugkampagne etwa 35 Minuten Schwerelosigkeit - im Wechsel mit normaler und doppelter Erdbeschleunigung - zur Verfügung, die Forscher für ihre Experimente nutzen können. Bis zu 40 Wissenschaftler können an einem Flug teilnehmen, bei dem sich im Normalfall 12 bis 13 Experimente an Bord befinden.