Orion Additive Manufacturing druckt Teile für die Europäische Weltraumorganisation

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) gab am 12. Januar bekannt, dass die allererste europäische Technologie, die mit der Mondoberfläche in Kontakt kommt, 3D-Drucke enthalten wird, die von Orion Additive Manufacturing (Orion AM) hergestellt wurden.

Dies werden auch die ersten 3D-gedruckten Teile auf dem Mond sein. Die Proben werden auf den Rädern des Rashid-Rovers für das Experiment “Material Adhesion and Abrasion Detection” der Emirates Lunar Mission montiert, mit dem die Widerstandsfähigkeit verschiedener Materialien gegenüber der rauen Mondumgebung getestet wird. Die Mission ist am Sonntag, den 11. Dezember 2022, erfolgreich gestartet und wird voraussichtlich im April 2023 den ersten Kontakt mit der Mondoberfläche haben.

“[Orion AM] ist besonders versiert im 3D-Druck von PEEK, so dass die Probe am Ende so hochwertig wie möglich war”, sagt Dr. Ugo Lafont, – Space Materials Engineer bei der ESA.

Die 3D-gedruckten Proben wurden aus einem leitfähigen Material mit Kohlenstoffnanoröhrchen und Graphen hergestellt, das von der ESA für den potenziellen Einsatz in der Raumfahrt entwickelt wurde. Für diese Mission wählte der ESA-Materialingenieur Dr. Ugo Lafont “ein 3D-gedrucktes Muster aus dem thermoplastischen Kunststoff PEEK, kurz für ‘Polyetheretherketon’, der robust genug ist, um unter bestimmten Umständen Metallteile zu ersetzen, und der dafür bekannt ist, dass er der Weltraumumgebung standhält.” (ESA, 12.01.2023)

Obwohl PEEK bekanntermaßen schwierig zu drucken ist und in der Regel viel schwächere mechanische Eigenschaften als Spritzgussteile aufweist, erreicht das proprietäre 3D-Druckverfahren von Orion AM sogar höhere mechanische Eigenschaften als das Spritzgussverfahren.

Im Jahr 2021 begann Orion AM die Zusammenarbeit mit dem Europäischen Zentrum für Weltraumforschung und -technologie (ESTEC) der ESA an dem Projekt, bei dem nun die ersten 3D-gedruckten Teile auf dem Mond landen werden. Die mit dem leitfähigen PEEK der ESA gedruckten Proben für interne Tests bei ESA-ESTEC ergaben mechanische Eigenschaften, die bis zu 87 % höher waren als die, die zuvor mit einer nicht für PEEK optimierten 3D-Drucktechnologie erreicht wurden.

Auf der Suche nach der bestmöglichen Druckqualität wählte Dr. Lafont Orion Additive Manufacturing für die Herstellung der PEEK-Muster für die ESA-Mission aus, da “dieses Unternehmen besonders versiert im 3D-Druck von PEEK ist, so dass die Muster am Ende so hochwertig wie möglich sind.” (ESA, 12.01.2023).

Die von Orion AM entwickelte Technologie verschiebt die Grenzen der additiven Fertigung von Hochleistungspolymeren wie PEEK und macht die Technologie nicht nur zugänglich, sondern auch für ernsthafte Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt durchführbar.

“Diese einzigartigen und speziellen Materialien, deren 3D-Druck unter Beibehaltung ihrer überlegenen Materialeigenschaften eine Herausforderung darstellt, sind genau der Grund, warum wir unser additives Fertigungssystem A150 entwickelt haben. Mit unserem System lassen sich diese Materialien problemlos zu gebrauchs- und weltraumtauglichen Bauteilen verarbeiten, die unabhängig von der Belastungsrichtung und der Umgebung ihr volles Potenzial entfalten. Wir sind sehr dankbar, dass wir von der ESA ausgewählt wurden, zu diesem Projekt beizutragen”, sagt Adam Rumjahn, der Geschäftsführer von Orion Additive Manufacturing. “Wir haben diese Technologie in den letzten 5 Jahren entwickelt und sind stolz darauf, diesen Erfolg zu verkünden – es ist wirklich ein wahr gewordener Traum, 3D-gedruckte Teile von Orion AM auf dem Mond zu haben!”

Das Forschungsteam von Orion AM hat auch damit begonnen, seine Behauptungen mit Daten zu seinem Verfahren zu untermauern. In mehreren Studien hat Orion AM bewiesen, dass seine Technologie in der Lage ist, konstant mit nahezu isotroper Struktur zu drucken und sogar die Spritzgussfestigkeit verschiedener PEEK-Materialien zu übertreffen. Diese Studien wurden in Zusammenarbeit mit mehreren der größten PEEK-Materialhersteller durchgeführt, die jeweils unabhängige Tests an den von 3D-Druckerherstellern zur Verfügung gestellten Proben durchführten. Eine dieser Studien, das Solvay Printer Evaluation Programme (S-PEP), wurde kürzlich aktualisiert, wobei das A150 AM-System von Orion als beste Option für mehrere Materialien von Solvay aufgeführt wurde. Eine weitere Studie mit Evonik und deren PEEK-Materialien zeigte, dass das AM-Verfahren von Orion durchweg bessere mechanische Eigenschaften als das Spritzgießen erreicht. Diese Errungenschaften haben einen bedeutenden Einfluss darauf, wie die Industrie die additive Fertigung von Polymeren wahrnimmt.

“Unser Ziel ist es, die Materialdatenblätter mit 3D-gedruckten Daten aus dem Orion AM-Verfahren zu aktualisieren, damit die Industrie davon überzeugt werden kann, dass es möglich ist, Hochleistungspolymere ohne Kompromisse 3D-zudrucken”, fügt Rumjahn hinzu. “Dies wird letztendlich die Akzeptanz unserer additiven Fertigung für Endverbrauchsteile in der Industrie, in der Raumfahrt und auch im medizinischen Bereich fördern”.

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