ESA startet Tests mit 3D-gedruckten CubeSat Gehäusen aus PEEK

Die Europäische Weltraumorganisation ESA testet derzeit den Einsatz von elektrisch leitfähigem Kunststoff für den 3D-Druck der Gehäuse von Kleinsatelliten.

Dabei richtet sich der Fokus auf PEEK (Polyetheretherketon), ein thermoplastisches Material mit sehr guten Eigenschaften hinsichtlich Stärke, Stabilität und Temperaturbeständigkeit, mit einem Schmelzpunkt um die 370°C. Der Kunststoff ist so robust, dass er in manchen Bereichen alternativ zu Metall eingesetzt werden kann. Durch den Zusatz von Nano-Füllstoffen können weitere Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit erzielt werden. Dieses verbesserte PEEK-Material wird nun von der ESA eingesetzt um die Gehäuse der CubeSats am 3D-Drucker herzustellen. Weitere Bauteile wie Leiterplatten, Instrumente oder Solarpanele müssten dann nur mehr an vorgesehen Steckplätze eingeschoben werden.

CubeSats sind günstige Nano-Satelliten in einer Box, die auf robusten und stapelbaren elektronischen Baugruppen basieren, welche in einer oder mehreren würfelförmigen Standard-Einheiten untergebracht sind. Diese Kleinsatelliten kommen vermehrt zum Einsatz und werden in einer speziellen Startvorrichtung bei Satellitenstarts mitgeführt.

Das aktuelle Projekt wird von Ugo Lafont von der ESA und Stefan Siarov von der TU Delft durchgeführt. Lauf Siarov wären die 3D-gedruckten PEEK-Gehäuse geeignet für den Einsatz im Weltall. Das Besondere an den Gehäusen sind jedoch die integrierten Leiterbahnen, die das derzeitige Kabelnetzwerk zur Verbindung der einzelnen CubeSat-Systeme ablösen könnten.

In einem nächsten Schritt soll nun an der Entwicklung eines für den Weltraum optimierten PEEK-3D-Drucker gearbeitet werden. Nach ersten Tests in Schwerelosigkeitsflügen könnte das Gerät auf der internationalen Raumstation ISS eingesetzt werden.

“Unsere Vision ist es eine neue Strategie für die Instandhaltung zu ermöglichen,” erklärt Lafont. “Anstatt nur Spielzeug ohne zusätzlichem Nutzen herzustellen, sind PEEK und vergleichbare thermoplastische Kunststoffe robust genug für eine ganze Reihe von praktischen Anwendungsbereichen. Zusätzlich gibt es die Option der elektrischen Leitfähigkeit.”

So könnten auf Raumstationen benötigte Ersatzteile wie beispielsweise Schrauben oder Wasserventile einfach am 3D-Drucker hergestellt werden – sogar Zahnbürsten, da PEEK ein biokompatibles Material ist. Zudem können diese Kunststoffteile später wieder recycelt werden. Siarov überprüft derzeit noch andere 3D-Druckmaterialien auf ihre Fähigkeit recycelt zu werden.

Christopher Semprimoschnig von der Physik und Chemie Abteilung für Materialien bei der ESA fügt hinzu:

“Bei uns besteht seit den letzten zehn Jahren ein anhaltendes Interesse an Hochleistungskunststoffen. Speziell die Freiheit die neue Fertigungsverfahren wie 3D-Druck bieten ist faszinierend für die ESA.”