3D-Druck im Weltraum: igus Linearachsen produzieren Ersatzteile in der Schwerelosigkeit

Wenn Ausleger für Solarpaneele oder Satellitenantennen in einer Trägerrakete ins All transportiert werden, sind sie großen Belastungen ausgesetzt. Um den komplexen Transport zu vereinfachen und die Herstellung der Elemente zu beschleunigen, arbeitet das Studententeam von To AIMIS-FYT an einem 3D-Druckverfahren. In Zukunft soll es möglich sein, Strukturteile im Weltraum zu produzieren. Um experimentelle Tests in der Schwerelosigkeit durchzuführen, haben die Studenten einen 3D-Drucker gebaut. Bei der von igus unterstützten Antriebstechnik setzten sie auf die wartungsfreien und leichten drylin SAW-Linearachsen.

Das derzeitige Verfahren für den Transport von Ausrüstung in den Weltraum ist ziemlich ineffizient und teuer. Das liegt daran, dass die Strukturteile in erster Linie dafür ausgelegt sind, den hohen Belastungen während der Startphase eines Raumfahrzeugs standzuhalten. Für die anschließende Nutzungsphase sind diese Bauteile jedoch überdimensioniert. Aufgrund der hohen Kosten und des begrenzten Platzes auf einer Trägerrakete sind daher alternative Lösungen gefragt. Das Münchner Studententeam AIMIS-FYT hat sich des Problems angenommen und arbeitet im Rahmen des Studiengangs Luft- und Raumfahrttechnik an einem 3D-Druckverfahren für eine kostengünstige Produktion im Weltraum. Dazu verwenden die Studenten photoreaktives Harz und UV-Licht, das das Harz härtet. Für die experimentelle Erprobung des Verfahrens in der Schwerelosigkeit musste ein 3D-Drucker entworfen und gebaut werden. Auf der Suche nach der richtigen Antriebstechnik wandten sich die Ingenieure an den motion plastics Spezialisten igus und wurden mit den drylin SAW Linearachsen fündig. Die Linearmodule werden in den beiden z-Achsen und in der x-Achse des Druckers eingesetzt und bilden die zentrale Antriebseinheit. Die Linearachsen überzeugen vor allem durch ihr geringes Gewicht, da sie aus Aluminium und wartungsfreien Gleitelementen aus hochwertigem Polymer bestehen. Um das Spiel der schmierungsfreien und schmutzresistenten Polymer-Linearführungen zu reduzieren, griffen die angehenden Ingenieure auf einstellbare Lager zurück. Damit das Druckfilament auch gedreht werden kann, wurde eine kompakte robolink D Drehachse mit Schneckengetriebe in den Drucker eingebaut.

Um den Drucker und das Verfahren zu testen, bewarb sich das Team für das Programm FlyYourThesis! der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und wurde angenommen. Die Parabelflüge fanden im November und Dezember 2020 statt. Wenn das Flugzeug den Höhepunkt seines Aufstiegs erreicht und in den Sinkflug übergeht, tritt Mikrogravitation ein, die der Schwerelosigkeit im Weltraum sehr ähnlich ist. Ideale Bedingungen für einen echten Test des Druckers. "Die Linearachsen haben bei allen Experimenten reibungslos funktioniert, und so konnten wir an jeder Parabel einen kleinen Stab und auch kleine Rahmenstrukturen drucken", berichtet Torben Schäfer vom AIMIS-FYT-Team zufrieden.

Projekte wie AIMIS-FYT werden von igus im Rahmen des Programms "young engineers support" (yes) unterstützt. Mit der Hochschulinitiative will igus Schüler, Studenten und Lehrer mit kostenlosen Mustern, Hochschulrabatten und Sponsoring sowie der Entwicklung innovativer Projekte unterstützen. Weitere Informationen zur igus-Unterstützung für Hochschulen finden Sie unter www.igus.eu/yes.