ESA stellt 3D-gedruckte Ziegel aus Mondstaub mit Hilfe von Sonnenlicht her
Forscher der Europäischen Weltraumorganisation ESA am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln haben mit Hilfe von konzentriertem Sonnenlicht 3D-gedruckte Ziegel aus simuliertem Mondstaub hergestellt. Diese Methode könnte zukünftig von Astronauten verwendet werden um Kolonien am Mond aufzubauen.
Als Ausgangsmaterial für die Testdrucke wurde kommerziell erhältlicher, simulierter Mondstaub verwendet. Dabei handelt es sich um vulkanisches Material, das einem Prozess unterzogen wird, um der Zusammensetzung und Charakteristik des Regoliths vom Mond zu gleichen.
Werkstoffingenieur Advenit Makaya, der das Projekt für die ESA leitet, erklärt:
“Wir haben simuliertes Mondmaterial genommen und es in einem Sonnenofen erhitzt. Dies erfolgte auf einem 3D-Drucker, um 0,1 mm Schichten Mondstaub bei 1.000°C aufeinanderfolgend zu backen. Wir können so einen 20 x 10 x 3 cm großen Ziegel in rund fünf Stunden fertigstellen.”
Der Sonnenofen – auch Solarschmelzofen genannt – am DLR in Köln verfügt über zwei mögliche Betriebskonfigurationen. 147 gewölbte Spiegel fokussieren Sonnenlicht zu einem Strahl mit hoher Temperatur um die Körner des Mondbodens zusammenzuschmelzen. Da aber das Wetter im Norden Europas nicht immer mitspielt, kann die Sonne auch mit einer Anordnung von Xenon-Lampen, die man üblicherweise in Filmprojektoren findet, simuliert werden.
Die mit dem Verfahren hergestellten Ziegel verfügen über eine ähnliche Festigkeit wie Gips und werden noch detaillierteren mechanischen Tests unterzogen. Einige der Ziegel weisen Warping an den Ecken auf, da diese schneller abkühlen als der innere Bereich. Laut Advenit sucht man aber bereits nach einer möglichen Lösung dafür. So könnte man durch zeitweises Beschleunigen der Druckgeschwindigkeit die Hitzeansammlung im Inneren des Ziegels verringern.
“Im Moment ist das Projekt aber ein Konzeptnachweis, der zeigt dass solche Konstruktionsmethoden am Mond tatsächlich möglich sind,” sagt Advenit.
Eine ähnliche Studie zum 3D-Druck von Marsregolith hat das österreichische Forschungsunternehmen Fotec im Auftrag der ESA durchgeführt. Aber auch Wissenschaftler in den USA arbeiten an derartigen Projekten, wie beispielsweise die additive Fertigung von flexiblen Objekten aus Mondstaub.