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Parabelflug: TU Clausthal und BAM testen 3D-Druck in der Schwerelosigkeit

11.09.2017

Bordeaux. Astronauten, die Werkzeuge oder Ersatzteile im Weltraum per 3D-Druck selbst herstellen – das soll nach Vorstellung der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Wirklichkeit werden. Zusammen mit der TU Clausthal führt die BAM vom 11. bis zum 15. September Experimente zu pulverbasierter additiver Fertigung unter Bedingungen annähernder Schwerelosigkeit (Microgravity) durch.

Professor Jens Günster (TU Clausthal/BAM) und Thomas Mühler (rechts), Doktorand an der TU Clausthal, bringen das Equipment für die Parabelflug-Experimente an Bord des Flugzeuges im französischen Bordeaux. Foto: BAM

Im Rahmen der 30. Parabelflugkampagne des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR) testen die Clausthaler Wissenschaftler, wie ein 3D-Drucker mit Pulver als Ausgangsmaterial in Schwerelosigkeit stabilisiert werden kann. Konkret geht es im Projekt „Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit” darum, ein Bauteil durch Aufbringen von Schichten eines fließfähigen Pulvers herzustellen. Dazu wird ein Computer-animiertes und in virtuelle Schichten zerlegtes Bauteil durch das wiederholte Auftragen von Pulverschichten Schicht für Schicht aufgebaut. In den geplanten Parabelflug-Experimenten liegt der Fokus auf dem Schichtauftrag des Pulvers, da dies unter Schwerelosigkeit sehr schwierig ist. Um das Pulverbett mit dem eingeschlossenen Bauteil auch ohne Gravitation zu stabilisieren, wollen die Wissenschaftler Luft-Gasstrom nutzen, der durch die Pulverschichten gesaugt wird.

„3D-Druck ist noch nie in der Schwerelosigkeit erforscht worden – BAM, DLR und TU Clausthal sind da Pioniere”, erklärt Projektleiter Professor Jens Günster, der den Fachbereich Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe an der BAM leitet und zugleich als Professor für Hochleistungskeramik an der TU Clausthal tätig ist. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, individuelle Fertigung von benötigten Komponenten während einer Raumfahrtmission auszubauen und weiterzuentwickeln. Darüber hinaus ist das eingesetzte Verfahren auch für die industrielle Anwendung auf der Erde von großem Interesse: „Eine höhere Packungsdichte der Pulverpartikel und ein verbesserter Schichtauftrag für feinere, nicht fließfähige Pulver sind zwei wesentliche Vorteile gegenüber den konventionellen Schichtauftragsverfahren”, ergänzt Jens Günster.

Die hier zum Einsatz kommenden Verfahren wurden zum Teil bereits international patentiert: Sie gehen auf zwei Patentfamilien zurück, die innerhalb Deutschlands gemeinschaftlich von der BAM und der TU Clausthal und außerhalb Deutschlands von der BAM alleinig anmeldet wurden.

Zum Team von Professor Günster zählen neben Dr. Andrea Zocca und den Doktoranden Jörg Lüchtenborg sowie Pedro Lima (beide BAM) auch Thomas Mühler, Doktorand an der TU Clausthal, und Marc Sparenberg, Doktorand am DLR. Nach dem im letzten Jahr genehmigten Promotionsprogramm „Selbstorganisierte multifunktionale Strukturen für den adaptiven Hochleistungsleichtbau” ist dies ein weiterer Meilenstein der erfolgreichen Zusammenarbeit zwischen der BAM, dem DLR und der TU Clausthal.

Weitere Informationen zum Projekt „Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit” und zu den Parabelflug-Experimenten von BAM und TU Clausthal im Rahmen der DLR-Parabelflugkampagne unter:
www.bam.de/parabelflug
www.dlr.de

 

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