3D-Druck in der Schwerelosigkeit

Jens Günster und Harald Müller von der TU Clausthal und der Bundes­anstalt für Material­forschung und -prüfung BAM haben in 8000 Metern Höhe 3D-Druck-Experimente unter den Anziehungs­kraft-Bedingungen von Mond und Mars durchgeführt. Für Günster war es schon ein bekanntes Szenario: als der Flug im Airbus A310 zwischen 7600 und 8500 Höhenmetern plötzlich für mehr als zwanzig Sekunden in die Schwere­losigkeit überging. Wie bereits in den Jahren 2017 und 2018 nahm der Material­wissenschaftler auch in 2021 an einer Parabel­flug-Kampagne teil.

Im Rahmen eines Forschungs­projektes mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt setzte Günster dabei eine Versuchsreihe zum Thema additive Fertigungs­verfahren, genauer 3D-Druck in der Schwerelosigkeit fort. Mit an Bord war ein Drucker von der Clausthaler Firma DHM Prüf­systeme. In einem Labor der Universität hatte das Team die Experimente vorbereitet. Später in der Erdatmosphäre wurden Drucker, Software und Druck­prozess dann unter den Anziehungs­kraft-Bedingungen von Mond und Mars getestet. Diese Gravitations­kräfte werden durch bestimmte Flugmanöver erreicht. So kann die Mars­gravitation für rund dreißig Sekunden simuliert werden.

Unter Bedingungen wie im Weltall haben die Clausthaler beispiels­weise erfolgreich getestet, wie sich ein Schrauben­schlüssel per 3D-Druck herstellen lässt. Die Ergebnisse der Experimente können Astronauten bei zukünftigen Weltraum­missionen helfen, wenn sie Ersatzteile herstellen müssen. Der Airbus bietet Platz für zehn bis dreizehn verschiedene Experimente und deren Teams. Daneben sei geschultes Personal an Bord, das die Wissen­schaftler absichere, erläuterte Günster. „Teilweise lasten bei den Manövern bis zu 2 g auf uns“, so der Clausthaler. Bei den jeweils sechs Stunden andauernden Flügen werden bis zu 31 Parabel­manöver absolviert. Dieses Programm wird an mehreren Tagen wiederholt, so dass es für die Beteiligten mit einer großen körper­lichen Belastung einhergeht.

TU Clausthal / JOL

Weitere Infos

• Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe, BAM Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung, Berlin