Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: NASA.

Am 17. November 2014 wurde an Bord der ISS der erste 3D-Drucker in der Microgravity Science Glovebox installiert. Das Gerät vom Startup-Unternehmen Made in Space Inc., Mountain View, Kalifornien, wurde am 21. September 2014 mit SpaceX CRS-4 zur Internationalen Raumstation gebracht. Es wird nun für anstehende 3D-Druckexperimente vorbereitet. Der additiv arbeitende Drucker wird zur Kalibrierung zunächst eine Serie kleiner Kunststoff-Plättchen (Coupons) etwa in Größe einer Briefmarke produzieren. Additiv heißt, dass zur Erstellung eines Objektes Schicht um Schicht ein Werkstoff aufgebracht wird, in diesem Fall Kunststoff (Acrylnitril Butadien Styrol). Nach Kalibrierung werden Testkupons produziert. Die Daten zur Produktion dieser Testkupons wurden bereits vor dem Start im Drucker abgespeichert. Zudem wurde noch vor dem Start im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, auf dem gleichen Drucker eine identische Serie dieser Plättchen hergestellt. Die auf der ISS unter Bedingungen der Schwerelosigkeit, genauer Mikrogravitation, produzierten Exemplare werden nach Rücktransport zur Erde mit den unter normalen Schwerkraftbedingungen erstellten hinsichtlich ihrer Produktionsgenauigkeit und Materialeigenschaften genauestens verglichen.

„Oberstes Ziel in der jetzigen ersten Phase ist“, so Niki Werkheiser, 3D-Projektmanagerin im Technology Development & Transfer Office des Marshall Space Flight Center, „den Nachweis zu führen, dass ein 3D-Druckprozess unter den Bedingungen der Mikrogravitation genau so gut funktioniert wie auf der Erde.“ Wenn das gelingt, stehen in der zweiten Phase Design und Brauchbarkeit zu druckender Gegenstände auf der Tagesordnung.

Der 3D-Drucker an Bord der ISS kann Gegenstände mit einer maximalen Größe von 12 x 6 x 6 Zentimetern herstellen. Je nach Komplexität dauert ein Druckvorgang 15 bis 60 Minuten. Das Gerät und die Produktionsprozesse können von der Erde aus vollständig kontrolliert werden. Astronauten werden im Idealfall nur zur Druckvorbereitung und Entnahme des fertigen Produktes benötigt. Im Zuge der Tests werden später die Daten zu produzierender Gegenstände von der Erde zur ISS hochgeladen. Zur Einreichung von Produktideen sind im Rahmen eines Wettbewerbs auch US-Studenten eingeladen.

Dem 3D-Druck wird eine Schlüsselrolle in der Raumfahrt der Zukunft zugeschrieben. Letztendlich soll das Verfahren mittelfristig einer „Produktion auf Bestellung“ im Weltall den Weg bereiten. Die Fähigkeit, mittels 3D-Drucker in einem Raumschiff vor Ort (Ersatz-) Teile zu produzieren, hätte ganz praktische Auswirkungen. Lediglich einige Rohstoffe statt eine Vielzahl von Einzelteilen zu transportieren, würde die Planung von Langzeit-Missionen revolutionieren. Erdnahe Raumstationen würden unabhängiger von Versorgungsmissionen. Fernmissionen wären einfacher zu konzipieren.

Neben der Produktion von Bauteilen und Werkzeugen an Bord von Raumschiffen arbeitet man noch an zwei weiteren grundlegenden Anwendungen des 3D-Drucks in der Raumfahrt. Das ist zum einen die Herstellung von Nahrungsmitteln. Zum anderen verspricht man sich mit großen 3D-Druckern und der Nutzung von Regolith als ausreichend vorhandenem Rohstoff weitreichende Vereinfachungen beim Bau einer Mondstation.

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• 3D-Drucker in der Raumfahrt

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Thales Alenia Space.

Am italienischen Standort L’Aquila ist Thales Alenia Space bereits seit geraumer Zeit etabliert. Teile der dortigen Produktionsstätten erlitten beim Erdbeben am 6. April 2009 massive Schäden und wurde schließlich als abrissreif angesehen.

Seit rund dreißig Jahren wurden in L’Aquila von Thales Alenia Space elektronische Baugruppen und Antennen für Raumfahrzeuge gefertigt. Wegen des hochqualifizierten Personals und der ausgefeilten Produktionstechnik genoss der Standort weltweit einen ausgezeichneten Ruf. In dieser Tradition will Thales Alenia Space auch eine neue Fabrik betreiben.

Im Beisein von Amtsinhabern aus Lokal- und Regionalpolitik und Offiziellen von Thales Alenia Space fand am 14. Dezember 2011 die Grundsteinlegung für ein neues Fabrikgebäude im Industriepark Pile (Zona Industriale di Pile) statt.

Insgesamt rund 16.080 Quadratmeter umbaute Fläche soll es laut Plan geben. Davon sind 10.215 Quadratmeter der Produktion und 4.700 Büroräumen gewidmet, Gebäudetechnik und Versorgungseinrichtungen werden 1.550 Quadratmeter zur Verfügung stehen.

Arbeiten möchte man in der neuen Anlage mit schlanken Produktionsabläufen, um auf schwankenden Produktionsbedarf und rasch fortschreitende technische Entwicklungen jederzeit angemessen reagieren zu können. Beim Entwurf der Fabrik berücksichtigte man Möglichkeiten zu Ersparnissen beim Energieverbrauch, der Rückgewinnung von Abwärme und der Materialwiederverwendung.

Laut Thales Alenia Space wird sich das neue Gebäude als Muster für konsequente Qualitätsstandards nahtlos in die Umgebung einfügen.

Rund 15 Monate sollen die erforderlichen Bauarbeiten dauern. Nähern sich diese ihrem Ende, will man beginnen, in L’Aquila noch verwendungsfähige Anlagen und Geräte in die neuen Räumlichkeiten umzuziehen. Dabei möchte man insbesondere darauf achten, dass laufende Produktionstätigkeiten nicht unterbrochen werden.

Ist die Fabrik erst einmal fertiggestellt, wird sie nach Angaben ihres künftigen Betreibers zusätzlich zu den von Thales Alenia Space bisher in L’Aquila hergestellten Produkten auch große, besonders leichte Antennen für Radaranlagen mit synthetischer Apertur (SAR) liefern können.

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