Wissenschaftler 3D-druckten erstmals Keramik in Schwerelosigkeit

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Wissenschaftlern der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) ist es gelungen, erstmals Keramik eines europäischen Parabelflugzeuges mit einem DLP-3D-Drucker in der Schwerelosigkeit 3D zu drucken.

Bereits seit einiger Zeit experimentiert China mit Mikrogravitations-3D-Druck. Beispielsweise wurde schon vor zwei Jahren mit Experimenten begonnen, um 3D-Druck in der Schwerelosigkeit zu erforschen. Nun konnten Wissenschaftler des Technologie- und Ingenieurzentrums für Weltraumnutzung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) einen Erfolg im Bereich des Mikrogravitations-3D-Drucks verzeichnen. Den Wissenschaftlern ist es erstmals in der Geschichte des 3D-Drucks gelungen, die Keramik eines europäischen Parabelflugzeuges mit einem DLP-3D-Drucker in der Schwerelosigkeit 3D zu drucken.

„Dies ist eine weit verbreitete 3D-Drucktechnologie, aber bisher wurde sie in einer Mikrogravitationsumgebung als nicht anwendbar angesehen“, erklärt Wang Gong, Direktor des CAS Key Laboratory of Space Manufacturing Technology.

Weiters testeten die Wissenschaftler eine Metallgießtechnik mit 3D-gedruckten Keramikformen. Der Erfolg dieser Forschung motiviert China dazu, die Technologie zur Herstellung von Instrumentenkomponenten auf deren zukünftigen Raumstation weiter zu entwickeln. Weiters möchte China Teleskope im Weltraum, gar auf dem Mond oder Mars, bauen.

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Keramik-Probe, hergestellt in Schwerelosigkeit
© CAS

„Wir können die Technologie zur Herstellung von Keramikformen mit dem Mondstaub entwickeln und dann Bauteile mit Metallen aus dem Mondboden mit den Keramikformen gießen“, sagte Gong.

Das Problem bei diesem Vorhaben ist jedoch die Tatsache, dass diese Partikel schweben und aufgrund dessen schwer zu kontrollieren sind. Das typischerweise in der Schwerelosigkeit verwendete Filament weist oft Ungenauigkeiten auf und die Glätte ist laut Gong nicht zufriedenstellend. Die CAS-Wissenschaftler fanden nun jedoch einen Weg, um das Pulver mit einem Harz zu mischen, welches in weiterer Folge mit DLP-Technologie verfestigt wird.

„Unser Team hat mehr als zwei Jahre damit verbracht, zu erforschen, wie man eine Paste herstellt, die nicht frei in Mikrogravitation schwebt, was der kreativste und wertvollste Teil der Technologie ist“, sagte Gong. „Wir glauben, dass die Technologie bei der Verarbeitung vieler feiner Partikel eingesetzt werden kann.“

Vor nur wenigen Tagen, am 12. sowie 13. Juni 2018, führten die Wissenschaftler 28 Experimente in diesem Bereich durch. Zwei davon unter Mondgravitation und zwei unter Mars-Schwerkraft. Diese Experimente brachten jeweils 10 Keramik- sowie acht Metallproben hervor.

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„Wir wollen testen, ob wir mit der Technologie ein regelmäßiges Objekt mit einer glatten Oberfläche herstellen können, und wir haben keramische Würfel gemacht, um ihre Mikrostruktur in verschiedenen Gravitationsbedingungen zu sehen“, sagte Gong.“Die Proben sind von guter Qualität, was zeigt, dass die Technologie in verschiedenen Gravitationsbedingungen angewendet werden kann und überprüft die Machbarkeit der Technologie.“

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Weiters fügte er hinzu:

„Unser langfristiges Ziel ist es, intelligente Maschinen zu entwickeln, die auf dem Mond oder Mars arbeiten können. Aber diese Maschinen werden komplizierter „, sagte Gong. „Elon Musk und SpaceX entwickeln Technologien, um Menschen auf andere Planeten zu bringen, und wir entwickeln Technologien, die ihnen beim Überleben helfen.“

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