Wichita State und NASA leiten Forschung für verbesserte Fertigungskonzepte im Weltraum

Die Wichita State University wird ein dreijähriges Projekt leiten, um den Paradigmenwechsel der NASA in der Fertigung von “Fabriken auf der Erde” zu “Fabriken im Weltraum” zu unterstützen.

“Dieses Projekt wird Pionierarbeit für eine neue, auf Elektrospinning basierende Fertigungstechnologie im Weltraum leisten”, sagte Dr. Wujun Si, Assistenzprofessor am College of Engineering der WSU. “Es wird einige grundlegende Herausforderungen überwinden, mit denen die derzeitige ISM-Technologie, die auf additiver Fertigung basiert, konfrontiert ist.”

Das Projekt mit dem Titel „Physics-Informed-AI Enabled Smart Electrospinning of Nanofiber Membranes Towards In-Space Manufacturing“ wird durch ein NASA-Stipendium in Höhe von 750.000 US-Dollar finanziert. Ein erfolgreicher Abschluss des Projekts wird Wichita und Kansas ermöglichen, ein neues Forschungsunternehmen zu entwickeln, das sich auf langfristige, selbsttragende, national wettbewerbsfähige Luft- und Raumfahrtforschungskapazitäten im Bereich ISM konzentriert, was zur Luft- und Raumfahrtwirtschaft von Kansas beiträgt und die nationale Basis für Luft- und Raumfahrtforschung und -entwicklung erweitert.

“Spirit AeroSystems wird sein Fertigungs-Know-how einsetzen, um die Entwicklung, Charakterisierung und Verbesserung von elektrogesponnenen Nanofasermembranen in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern zu unterstützen”, sagte Kim Caldwell, Senior Director, Spirit AeroSystems Global Research & Technology. “Diese Forschung wird die Herstellung von Teilen in Weltraumfabriken erleichtern, die neue wissenschaftliche und wirtschaftliche Missionen ermöglichen.”

Das innovative System wird eine Reihe zukünftiger komplexer und langanhaltender Tiefraummissionen ermöglichen, die bisher unmöglich waren. Der Start der Artemis I-Mission der NASA im Jahr 2022 und nachfolgende Artemis-Missionen zeigen, dass ISM unmittelbar notwendig ist und entscheidend für die Flexibilität der Fertigung vor Ort und die Nachhaltigkeit der Missionen ist.

Die aktuelle ISM-Technologie basiert hauptsächlich auf additiver Fertigung, deren Schicht-für-Schicht-Druckprozess erheblich von der Schwerkraft beeinflusst wird. In-Weltraum-Umgebungen unterscheiden sich jedoch erheblich von den Bedingungen auf der Erde, was die Fähigkeiten der additiven Fertigung im ISM einschränkt. Das Projekt schlägt eine neue, auf Elektrospinnen basierende ISM-Technik vor, die im Gegensatz zur additiven Fertigung nicht von der Schwerkraft abhängt und nanostrukturierte dünne Teile wie funktionale Membranen im Weltraum herstellt.

Das Projekt umfasst Partnerschaften zwischen der Wichita State University, der Kansas State University und der University of Kansas. Das NASA Marshall Space Flight Center leitet das nationale ISM-Programm, und weitere Partner wie das NASA Ames Research Center, das NASA Glenn Research Center, zwei Regierungsbehörden sowie die Industriepartner Spirit AeroSystems und HCI Energy sind beteiligt.

Wichita, seit 1928 als „Luftfahrt-Hauptstadt der Welt“ bekannt, beheimatet mehrere führende Luft- und Raumfahrtindustrien. Das Projekt wird auch eine breite Palette von forschungsintegrierten Bildungsinitiativen mit umfangreichen Verbreitungs- und Outreach-Aktivitäten umfassen, um Studierende für Datenwissenschaft und fortschrittliche Fertigungsstudien, Forschung und Karrieren zu gewinnen, insbesondere weibliche und unterrepräsentierte Minderheitengruppen.