Mit eigenem 3D-Drucker für Schwerelosigkeit

Astronauten drucken Ersatzteile aus Metall im Weltall

Wurden auf der Internationalen Raumstation (ISS) Ersatzteile für Maschinen und Co. benötigt, mussten die metallischen Stücke bisher mit Raumfahrzeugen ins All geflogen werden. Damit soll jetzt Schluss sein. Erstmalig ist es den Astronaut:innen nämlich gelungen, aus Metallpulver Ersatzteile mittels 3D-Drucker herzustellen.

Eigener Drucker für die Schwerelosigkeit

Der speziell angefertigte Drucker landete Anfang des Jahres auf der ISS und wurde von ESA-Astronaut Andreas Mogensen im European Drawer Rack Mark II des Columbus-Moduls installiert. Entwickelt wurde das Gerät von Airbus und einigen Partnern, darunter auch die britische Cranfield University. Diese war maßgeblich an der Entwicklung der Schmelzvorrichtung, der Hardware des Druckers sowie der Laserquelle, der Zuführungsoptik, der Lagerung des Rohmaterials und des Zuführungssystems beteiligt.

Das erforderte insofern besondere Kreativität und Ideenreichtum, da herkömmliche 3D-Drucker in der Schwerelosigkeit nicht funktionieren – das Pulver, das zum Drucken verwendet wird, würde sich beim Druckvorgang in der gesamten Raumstation verteilen. Dementsprechend mussten die Forscher:innen das Metallpulver so präzise anleiten, dass es genau am Ziel ankommt, sich dort per Laserbestrahlung kurzzeitig verflüssigt und sich wieder verbindet, ohne dass die Schwerelosigkeit in die Quere kommt.

So sah der erste 3D-Druckversuch mit dem Metall-Drucker im Weltall aus. © ESA/Airbus

Autonomie als wichtiger Schritt für Weltraum-Erkundung 

Die Möglichkeit, in Eigenregie Ersatzteile herzustellen, ist für die Astronaut:innen und für die Raumfahrt an sich eine bahnbrechende Entwicklung. Im Vergleich zur Anlieferung spart das Drucken nicht nur Zeit – die beliefernden Raumfahrzeuge, die an die ISS andocken können, sind auch störanfällig.

Zudem ebne das Schaffen eigener Fertigungsstätten im Weltall den Weg für Langstrecken- und Langzeitmissionen, "bei denen die Herstellung von Ersatzteilen, Konstruktionskomponenten und Werkzeugen nach Bedarf unerlässlich sein wird", wie Daniel Neuenschwander, Direktor für bemannte und robotische Exploration bei der ESA, erklärt. Mit zunehmender Entfernung und Dauer einer Mission wird es nämlich immer schwieriger und kostspieliger Material anzuliefern, wenn etwa Geräte oder Werkzeuge kaputtgehen oder wenn Tools konstruiert werden sollen. Dementsprechend ist die Schaffung von Autonomie im All ein essenzieller Faktor in der Weltraumforschung.

Die ersten gedruckten Metallteile werden nun aber erst einmal auf die Erde gebracht, bevor sie tatsächlich im ISS-Betrieb zum Einsatz kommen – zur Qualitätskontrolle. Zwei der Proben gehen in die Niederlande ins technische Zentrum der ESA, eine dritte an das ESA-Astronautenausbildungszentrum in Köln und eine weitere an die Technische Universität Dänemark in Lyngby.

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