Studenten entwickeln selbstreplizierenden 3D-Drucker für Raumfahrtmissionen

Ein Studententeam der North Dakota State University (NDSU) in den USA hat einen wichtigen Meilenstein bei der Entwicklung einer Maschine erreicht, die eine Kopie von sich selbst herstellen können soll. Selbstreplizierende Roboter sind laut dem Forscherteam der Schlüssel zu Langzeit-Erforschung von anderen Planeten und können zudem in der Industrie, dem Militär und für weitere Zwecke eingesetzt werden.

Ähnlich wie bei einem RepRap 3D-Drucker, der eine Art selbst reproduzierende Maschine ist, da er die Bauteile aus Kunststoff drucken kann, entwickeln die Studenten der NDSU einen 3D-Drucker, der letztendlich eine Version von sich selbst sowie andere Komponenten und Produkte herstellen kann. Der 3D-Drucker wurde so konstruiert, dass alle individuellen Bauteile vom Gerät selbst produziert werden können. Die erste Testphase des Projekts wurde nun erfolgreich abgeschlossen und könnte richtungsweisend für selbstreplizierende System sein.

Ziel des multidisziplinären Team bestehend aus Technikern und Computerwissenschaftlern der NDSU ist es nicht nur eine 3D-Drucktechnologie zu entwickeln, mit der sich alle Bauteile herstellen lassen, sondern auch die dazugehörige Software, welche für die Steuerung des Prozesses und der Geräte zuständig ist. Den Einsatz dieses Systems sieht man vorwiegend für die Erkundung des Weltraums.

“Die mögliche Erkundung und andere Einsatzbereiche selbstreplizierender Roboter sind signifikant,” sagt Jeremy Straub, NDSU Assistant Professor für Computerwissenschaften und Leiter des Projekts. “Durch die Verwendung von in-situ Materialien, besteht das Potential unzählige Kopien einer ursprünglichen Reihe von Robotern herzustellen und so das Arbeitsleistungsvermögen des Roboterteams stark auszubauen. Zusätzlichen können Ersatzteile produziert werden um beschädigte Geräte wieder betriebsbereit zu machen.”

Eine große Hürde stellt allerdings die Verwendung der vor Ort verfügbaren Materialien dar. Das derzeitige Design besteht unter anderem auch aus Metall- und Elektronikkomponenten, die nicht “in-situ” produziert werden können. Langfristiges Ziel des Projekts ist es somit, die Anzahl der Komponenten, die extern hergestellt werden müssen, zu reduzieren. Dies wird es ermöglichen so viele Einheiten wie möglich aus einer bestimmten Menge an Erstausstattung herzustellen.

“Es ist eine herausfordernde Erfahrung für das Team. Viel interdisziplinäre Zusammenarbeit hat bislang zu unserem Prozess beigetragen,” sagt NDSU Software Engineering Ph.D.-Student Andrew Jones. “Etwas herzustellen das etwas so komplexes wie sich selbst produzieren kann, bringt ein weiteres Level an Komplexität mit sich.”

Erste Forschungsarbeiten wurden in der Publikation “Concepts for 3D Printing-Based Self-Replicating Robot Command and Coordination Techniques” veröffentlicht.