Ziel der Experimente ist es zu zeigen, dass Astronauten auch auf einer Weltraummission Werkzeuge oder Ersatzteile bei Bedarf selbst herstellen können. „Additive Fertigungsverfahren sind die Zukunft der nachhaltigen Produktion“, so BAM-Präsident Professor Ulrich Panne. „Gerade in der Raumfahrtindustrie wo jedes Kilo zählt, können damit enorme Kosten gespart werden, wenn nur ein Drucker und Pulver anstatt eines ganzen Werkzeugkoffers und Bauteile mit an Bord genommen werden müssen.“
Im aktuellen Experiment werden erstmalig metallische Pulver unter Schwerelosigkeit verwendet. Diese ermöglichen ein vollständiges Verschmelzen des Pulvers mittels Laserstrahlung zu einem fertigen „ready to use“-Bauteil. Die Herausforderung besteht dabei in der Handhabung eines Pulvers, welches potenziell brennbar oder explosiv ist. Die Forschungsgruppe hat daher ein neues Verfahren entwickelt, das das Verarbeiten metallischer Pulver unter einer Schutzgasatmosphäre erlaubt.
Für den Schichtauftrag des Pulvers, der gerade unter Schwerelosigkeit sehr schwierig ist, hat das Konsortium aus TU Clausthal, BAM und DLR Braunschweig eine neue Technologie entwickelt. Um das Pulverbett mit dem eingeschlossenen Bauteil auch ohne Schwerkraft zu stabilisieren, nutzen die Wissenschaftler einen kontinuierlichen Gasstrom, der durch die Pulverschichten gesaugt wird und so die Partikel ansaugt.
„Während unseres ersten Mitflugs bei der 30. DLR-Parabelflugkampagne im September 2017 konnten wir unser Verfahren bereits erfolgreich testen und erste kleine keramische Bauteile in der Schwerelosigkeit herstellen“, erklärt Professor Jens Günster. Der Projektleiter ist zugleich am Institut für Nichtmetallische Werkstoffe der TU Clausthal beschäftigt als auch Leiter des Fachbereiches Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe an der BAM. „Jetzt wollen wir einen Schritt weiter gehen und das Potenzial unseres Verfahrens für die additive Fertigung metallischer Bauteile für Weltraummissionen zeigen.“
Die zum Einsatz kommenden Verfahren im Projekt „Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit“ wurden zum Teil bereits international patentiert: Sie gehen auf zwei Patentfamilien zurück, die innerhalb Deutschlands gemeinschaftlich von der TU Clausthal und der BAM 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 aus der BAM auch Dr. Thomas Mühler (TU Clausthal) und Marc Sparenberg, Doktorand des DLR. (Quelle: Mit der TU Clausthal abgestimmte Pressemitteilung der BAM)
„Mein Leben an der Uni“ - auch Professor Jens Günster ist jetzt Teil der Clausthaler Kampagne
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