Winzige Triebwerke aus dem 3D-Drucker im All

Das fünfte Metallmuster, das auf der Internationalen Raumstation (ISS) im 3D-Druckverfahren hergestellt wurde, hat die Erde erreicht. Gefertigt wurde es vom Metall-3D-Drucker der ESA im Columbus-Modul der Station, im Juli entnahm es ESA-Astronautin Sophie Adenot. Das Muster enthält die ersten Triebwerke, die je im Weltraum hergestellt wurden. 

Nur wenige Monate nach seinem Start zur ISS im Januar 2024 produzierte der Drucker sein erstes vollständiges Muster: das erste Metallteil, das jemals im Weltraum gefertigt wurde. Materialwissenschaftler*innen  am ESTEC, dem technischen Herzstück der ESA in den Niederlanden, untersuchten und testeten es anschließend, um zu ermitteln, wie sich die Mikrogravitation auf den Druckprozess ausgewirkt hatte. 

Anhand ihrer Erkenntnisse optimierten sie das Druckverfahren für die beiden größeren Teile des fünften Musters. Die beiden kleineren Teile hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entworfen: winzige Triebwerke, wie sie Satelliten für den Antrieb nutzen. 

Florian Merz, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Testingenieur am DLR, erläutert die nächsten Schritte: „Wir haben zwei Versionen des Triebwerks entworfen. Die eine wurde so nah wie möglich an der Zielform gefertigt, die andere hat dickere Wände, sodass wir den Innendurchmesser des Triebwerks durch Nachbearbeitung verfeinern können. 

„An unserem Vakuumprüfstand in Lampoldshausen werden wir in Hot-Fire-Tests unter realistischen Betriebsbedingungen prüfen, wie gut die Triebwerke funktionieren und welche Leistung sie bringen. So wollen wir zeigen, dass im All gefertigte Bauteile die Präzision erreichen, die für einen Antrieb nötig ist, und den entsprechenden Temperaturen und Drücken standhalten.“ 

Sonja Steinbach, Projektleiterin beim DLR, fügt hinzu: „Wenn wir die im Weltraum gefertigten Triebwerke mit baugleichen Teilen von der Erde vergleichen, können wir untersuchen, wie die Mikrogravitation den Herstellungsprozess beeinflusst und wie sich das auf die Leistung der fertigen Bauteile auswirkt. Die Ergebnisse helfen uns, den Metall-3D-Druck für die Fertigung im All weiter zu optimieren.“ 

„Wir haben am ESTEC zwar schon vier Proben von der ISS bekommen, aber das Öffnen dieser ganz besonderen Pakete ist jedes Mal wieder aufregend“, sagt Rob Postema, technischer Projektverantwortlicher bei der ESA.