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Materialforschung bei der NASA: Metallgewebe aus dem 3D-Drucker im All

Im Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena wird an flexiblen Metallgeweben geforscht, die bei Bedarf direkt im All gedruckt werden könnten.

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(Bild: NASA/JPL-Caltech)

Fast 50 Jahre nach der ersten Landung von Menschen auf dem Mond arbeitet die Raumfahrtindustrie stetig an der Entwicklung neuer Materialien, die den extremen Bedingungen außerhalb der Erde gewachsen sind. Im NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), von dem unter anderem Raumsonden gebaut und gesteuert werden, arbeitet ein Forscherteam deshalb an einem „Weltraumgewebe“. Dieses vereint mehrere Funktionen in sich.

Das Gewebe kann mittels 3D-Drucker hergestellt werden und auf Ober- und Unterseite jeweils unterschiedliche Fähigkeiten aufweisen. Während zum Beispiel eine Seite isolierend wirkt, kann die andere die Außenseite von Antennen oder anderen Geräten im All vor Meteoriten oder Weltraumschrott schützen. "Wir nennen es '4D-Druck', weil wir sowohl die Geometrie als auch die Funktion der Materialien ausdrucken," so Polit Castillas, Ingenieur beim JPL. Das Material ist extrem flexibel und kann sich deshalb jeder Form anpassen. Dies könnte sich bei Geräten wie Satelliten hilfreich erweisen, die sich nach dem Absetzen im Orbit "entfalten".

Das in einem Stück gedruckte Material hat je nach Seite einen speziellen Anwendungsbereich, zum Beispiel Isolation.

(Bild: NASA/JPL-Caltech)

Die Prototypen, die vom JPL-Entwicklungsteam produziert wurden, erinnern ein wenig an Kettenhemden, wurden in einem Stück gefertigt. Während bei klassischen Fertigungsmethoden oft Schweißen zum Einsatz kommt, wird das neue Material in Schichten „gebaut“ und ist deshalb deutlich günstiger. Und es ist noch Platz nach oben, was das "Weltraumtextil" zukünftig kann, wie Andrew Shapiro-Scharlotta vom JPL hinzufügt: "Wir kratzen derzeit nur an der Oberfläche dessen, was möglich ist. Die Nutzung von organischen und nicht-linearen Formen, die in der Fertigung keine zusätzlichen Kosten erzeugt, wird zu noch effizienteren mechanischen Designs führen."

Es ist denkbar, dass das Material irgendwann im Weltall hergestellt wird. Darin inbegriffen ist die Möglichkeit, dafür Altmaterial zu nutzen – ein kritischer Faktor, wenn Ressourcen knapp sind. Zudem lassen sich so stetig neue Funktionen integrieren, wenn es nötig erscheint. Eine reine Zukunftsvision ist das nicht. Seit 2014 verfügt die Internationale Raumstation ISS über einen 3D-Drucker, damit Ersatzteile bei Bedarf selbst produziert werden können – "ein echter Quantensprung", wie uns der deutsche Astronaut Alexander Gerst im Interview wissen ließ. (kgr)