Werkzeugfertigung in der Schwerelosigkeit
Test eines innovativen 3D-Druckverfahrens für die Raumfahrt.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung will erstmals Werkzeug per 3D-
„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
