Erster Metall-3D-Druck auf der Internationalen Raumstation ISS

Eine kleine S-Kurve, die in verflüssigtem Edelstahl hinterlegt ist, bedeutet einen großen Fortschritt für die Fertigung in der Umlaufbahn: Dies ist der allererste 3D-Metalldruck an Bord der Internationalen Raumstation, der an Bord des Columbus-Labormoduls der ESA stattfand.

„Diese S-Kurve ist eine Testlinie, die die Inbetriebnahme unseres Metall-3D-Druckers erfolgreich abschließt“, erklärt der technische Leiter der ESA, Rob Postema. „Der Erfolg dieses ersten Drucks zusammen mit anderen Referenzlinien macht uns bereit, in naher Zukunft ganze Teile zu drucken. Wir haben diesen Punkt dank der großen Anstrengungen des Industrieteams unter der Leitung von Airbus Defense and Space SAS, des CADMOS User Support Centers in Frankreich, von dem aus der Druckbetrieb vom Boden aus überwacht wird, sowie unseres eigenen ESA-Teams erreicht.“

Der Technologie-Demonstrator für den Metall-3D-Druck wurde von einem Industrieteam unter der Leitung von Airbus im Auftrag der ESA entwickelt und erreichte die ISS im Januar. Der ESA-Astronaut Andreas Mogensen installierte die etwa 180 kg schwere Nutzlast im European Drawer Rack Mark II, einem Teil des Columbus-Moduls.

Sébastien Girault, Mitglied des Teams des Konsortialführers Airbus, fügt hinzu: „Wir sind sehr glücklich, den allerersten 3D-Druck von Metall an Bord der ISS durchgeführt zu haben – die Qualität ist so gut, wie wir es uns erträumen konnten.“

Das Design des Metall-3D-Druckers basiert auf der Zuführung von Edelstahl-Draht in den Druckbereich, der durch einen Hochleistungslaser erhitzt wird—etwa eine Million Mal stärker als ein Standard-Laserpointer. Beim Eintauchen in das Schmelzbad schmilzt das Drahtende und fügt dem Druck Metall hinzu. Der gesamte Druckvorgang wird vom Boden aus überwacht. Die Besatzung an Bord muss lediglich ein Stickstoff- und Entlüftungsventil öffnen, bevor der Druck startet. Aus Sicherheitsgründen arbeitet der Drucker in einer vollständig abgedichteten Box, um das Austreten von überschüssiger Wärme oder Dämpfen zu verhindern.

Vier Formen wurden für den anschließenden vollwertigen 3D-Druck ausgewählt, die später zur Analyse auf die Erde zurückgebracht werden. Zwei dieser gedruckten Teile werden im Labor für Materialien und elektrische Komponenten der ESA in den Niederlanden untersucht, um zu verstehen, ob die verlängerte Mikrogravitation Auswirkungen auf den Druck von Metallmaterialien hat. Die anderen beiden Teile werden zum Europäischen Astronautenzentrum und zur Technischen Universität Dänemarks (DTU) geschickt.

„Zwei dieser gedruckten Teile werden im Labor für Werkstoffe und elektrische Komponenten bei ESTEC in den Niederlanden analysiert, um herauszufinden, ob eine längere Schwerelosigkeit Auswirkungen auf den Druck von metallischen Materialien hat. Die beiden anderen werden an das Europäische Astronautenzentrum und die Technische Universität Dänemark (DTU) gehen”, sagte Advenit Makaya, ESA-Materialingenieur im Technischen Direktorat der ESA.

Ein langfristiges Ziel der ESA ist die Schaffung einer zirkulären Raumwirtschaft, bei der Materialien im Orbit recycelt werden, um Ressourcen effizienter zu nutzen, beispielsweise durch die Umwandlung alter Satellitenteile in neue Werkzeuge oder Strukturen. Eine betriebsbereite Version dieses Metall-3D-Druckers würde die Notwendigkeit, Werkzeuge mit Raketen zur ISS zu schicken, eliminieren und den Astronauten ermöglichen, benötigte Teile direkt im Orbit zu drucken.