3D-Druck von Metallteilen auf dem Mond: Fortschritte in der Mondfertigung

Jun 24, 2023

Die additive Fertigung, auch bekannt als 3D-Druck, gewinnt in verschiedenen Branchen immer mehr an Bedeutung, da sich die Technologie immer weiter verbessert. Ein Bereich, in dem es großes Potenzial birgt, ist die Weltraumforschung, insbesondere für In-situ-Ressourcennutzungsbemühungen (ISRU). Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) unterstützt die Forschung in diesem Bereich und finanziert die Arbeit des österreichischen Unternehmens Incus zur Entwicklung einer 3D-Drucklösung, mit der Metallteile auf dem Mond gedruckt werden können.

Der Prozess der Herstellung von Metall aus Monderz ist energie- und zeitaufwändig, was in frühen Monderkundungsszenarien nicht machbar ist. Das Recycling vorhandener Metalle ist ein einfacherer Ansatz. Incus verwendet eine Technik namens Lithography-based Metal Manufacturing (LMM), bei der Metallpulver mit einem Bindemittel kombiniert und die Mischung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet wird. Die resultierende Mischung wird dann gesintert, um fertige Metallteile herzustellen, wodurch der Abfall im Vergleich zu herkömmlichen subtraktiven Herstellungsverfahren minimiert wird.

Allerdings stellt Mondstaub eine Herausforderung für diesen Prozess dar. Mondstaub ist für seine Klebrigkeit bekannt und kann die Aushärtung und Bindung gedruckter Metallteile beeinträchtigen. Besonders problematisch wird es bei Recyclingprojekten, bei denen Metall von Rovern und Solarpaneelen verwendet wird, da diese über längere Zeiträume dem Mondstaub ausgesetzt sind. Eine gründliche Reinigung solcher Komponenten vor dem Recycling ist unpraktisch. Incus führte von der ESA gesponserte Forschungsarbeiten durch, bei denen sowohl neues als auch recyceltes Titan mit unterschiedlichen Anteilen Mondstaub gemischt wurde, um die Auswirkungen auf den Druckprozess zu bewerten.

Überraschenderweise waren die Ergebnisse positiv. Während hohe Konzentrationen an Mondstaubpulver die Viskosität der gedruckten Teile beeinflussten, stellte die Anpassung des Bindemittel-Pulver-Verhältnisses sicher, dass die Teile die erforderlichen Porositätsstandards erfüllten. Es sind jedoch weitere Arbeiten erforderlich, um das Drucken anderer Arten von Materialien wie Eisen/Stahl zu untersuchen und festzustellen, ob höhere Konzentrationen von Mondstaub zusätzliche Filterprozesse für das Recycling erfordern. Die ESA beabsichtigt, Incus und seine Partner weiterhin dabei zu unterstützen, die Fertigungskapazitäten auf dem Mond weiter auszubauen.

Diese Fortschritte beim 3D-Druck von Metallteilen auf dem Mond haben erhebliche Auswirkungen auf zukünftige Weltraummissionen und die Errichtung von Mondbasen. Durch die Nutzung lokaler Ressourcen und die Verringerung der Abhängigkeit von Erdlieferungen können Raumfahrtbehörden die Nachhaltigkeit und Selbstversorgung bei der Weltraumforschung verbessern.