Ersatzteile in den Weltraum zu transportieren, um sie erst dort einbauen zu können, wo sie dringend gebraucht werden? Das war den Studenten zu mühsam, die mit drylin Lineareinheiten einen 3D-Drucker für die kostengünstige Produktion von Strukturelementen im Weltall entwickelten.

Wenn Ausleger für Solarpanele oder Satellitenantennen in einer Trägerrakete ins All transportiert werden, sind sie hohen Belastungen ausgesetzt. Um den aufwendigen Transport zu vereinfachen und die Fertigung der Elemente zu beschleunigen, arbeitete ein Studententeam unter dem Projektnamen AIMIS-FYT an einem neuen Verfahren. Für experimentelle Tests in der Schwerelosigkeit bauten sie einen Additiv-Drucker mit Elementen von igus.

Derzeitige Prozesse, um Geräte in den Weltraum zu transportieren, sind einigermassen ineffizient und teuer. Denn die Strukturteile sind in erster Linie dafür ausgelegt, hohen Belastungen während der Startphase eines Raumfahrzeugs standzuhalten. Für die spätere Betriebsdauer sind sie dann – praktisch schon ein paar Augenblicke später – schon wieder überdimensioniert. Aufgrund der hohen Kosten und des begrenzten Platzes auf einer Trägerrakete waren alternative Lösungen gefragt. Das Münchener Studententeam nahm sich der Problematik an und arbeitete im Rahmen seines Studiengangs der Luft- und Raumfahrtechnik an einem Verfahren für die Fertigung im Weltraum.

Fotos: igus

Dazu setzen die Studenten auf photoreaktives Harz und UV-Licht, was das Harz erhärtet. Die Linearmodule kommen in den zwei z-Achsen sowie in der x-Achse des Druckers zum Einsatz und bilden damit die zentrale Antriebseinheit. Die Linearachsen punkten durch geringes Gewicht, denn sie bestehen uns Aluminium und wartungsfreien Gleitelementen aus Hochleistungskunstoff. Zu Reduzierung des Spiels der schmiermittelfreien und schmutzunempfindlichen Polymer-Lineargleiter, griffen die angehenden Ingenieure auf einstellbare Lager zurück. Damit der Druckfaden auch rotiert werden kann, wurde eine kompakte robolink D-Drehachse mit Schneckengetriebe eingebaut.

Um den Drucker und das Verfahren zu testen, bewarb sich das Team für das FlyYourThesis!-Programm der Europäischen Weltraumagentur (ESA) und erhielt die Zusage. Im November und Dezember 2020 fanden die Parabelflüge statt. Erreicht das Flugzeug den Höhepunkt des Steigfluges und kippt in den Sinkflug ab, so kommt es zu einer Mikrogravitation, ganz ähnlich der Schwerelosigkeit im Weltraum. Ideale Bedingungen für einen Real-Test des Druckers. «Die Linearachsen liefen bei allen Experimenten stets ohne Probleme, sodass wir bei jeder Parabel einen kleinen Stab und auch kleine Fachwerkstrukturen drucken konnten», freut sich Torben Schäfer vom Team AIMIS-FYT.

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