Der erste metalldruckende 3D-Drucker, der im Weltraum zum Einsatz kommt, ist auf dem Weg zur Internationalen Raumstation. Die Cygnus NG-20-Liefermission mit dem 180 kg schweren Drucker startete am Dienstag und soll heute auf der ISS eintreffen. Astronaut Andreas Mogensen wird einen Drucker installieren, den Airbus speziell für ihn entwickelt hat ESA.
Nach der Installation wird das Gerät überwacht und verfolgt Erde. Auf der ISS wurden in der Vergangenheit bereits 3D-Drucker auf Polymerbasis eingesetzt, der 3D-Druck von Metallen im Orbit soll jedoch eine weitaus anspruchsvollere Aufgabe sein. Das Gerät funktioniert mit einer Art Edelstahl, der häufig bei der Wasseraufbereitung und bei medizinischen Implantaten verwendet wird, da er gut korrosionsbeständig ist.
Nachdem der Edelstahldraht in die Druckzone geschoben wurde, schmilzt der Drucker ihn mithilfe eines Lasers, der etwa eine Million Mal stärker ist als ein Laserpointer. Als nächstes schickt der Drucker das geschmolzene Metall zum Drucken.
Der Schmelzpunkt des Metalls liegt bei etwa 1400 °C und der Drucker arbeitet in einer vollständig versiegelten Box. Bevor es funktionieren kann, muss es den Sauerstoff in den Weltraum transportieren und durch Stickstoff ersetzen. Andernfalls oxidiert das geschmolzene Metall. Angesichts der höheren Temperaturen als bei einem 3D-Drucker für Kunststoff (der sich auf bis zu 200 °C erhitzt) „ist es notwendig, die Sicherheit der Besatzung und der Station selbst zu gewährleisten, während auch die Wartungsmöglichkeiten sehr begrenzt sind“, sagt der ESA. „Im Erfolgsfall werden die Festigkeit, Leitfähigkeit und Steifigkeit des Metalls das Potenzial des Weltraum-3D-Drucks auf ein neues Niveau heben.“
Vier Testdrucke sind geplant. Der Drucker druckt dieselben Muster, die zuvor auf der Erde erstellt wurden. Experten werden die beiden Versionen vergleichen, um den Wissenschaftlern zu helfen, zu verstehen, wie sich die Qualität und Leistung des Druckens im Weltraum unterscheidet. Obwohl jedes Teil weniger als 250 g wiegt und kleiner als eine Getränkedose ist, benötigt der Drucker zwei bis vier Wochen für die Herstellung jedes einzelnen Teils. Das Gerät wird nicht länger als vier Stunden am Tag in Betrieb sein, da seine Ventilatoren und sein Motor ziemlich laut sind und auf der ISS strenge Lärmvorschriften gelten.
Wenn das Experiment erfolgreich ist, würde es Astronauten und Raumfahrtagenturen den Weg ebnen, die benötigten Werkzeuge oder Teile zu drucken, ohne sie mit Nachschubmissionen verschicken zu müssen. Auch der 3D-Druck von Metallteilen kann bei der Konstruktion der Basis weiterhelfen Monate Verwendung von recycelten Materialien oder umgewandeltem Regolith. Dies könnte in Zukunft für Missionen zum Mars nützlich sein.
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