Rapid Prototyping 3D-Druck mit - imitiertem - Mondgestein

US-Wissenschaftler haben getestet, ob Mondgestein für Rapid Prototyping taugt. Es lässt sich, so haben sie herausgefunden, mit einem Laser schmelzen und zu neuen Gegenständen verarbeiten. Astronauten können also in Zukunft auf fremden Himmelskörpern mit einem 3D-Drucker Gegenstände aufbauen.

Was machen Astronauten auf einem anderen Himmelskörper, wenn ihnen ein Werkzeug fehlt? Sie bauen sich eines, sagt Amit Bandyopadhyay von der Universität des US-Bundesstaates Washington (Washington State University, WSU) in Seattle. Mit einem 3D-Drucker.

Bandyopadhyay hat im Auftrag der US-Weltraumbehörde Nasa erkundet, ob es ein 3D-Druckverfahren gibt, das es ermöglicht, Gegenstände aus vorhandenem Material aufzubauen. Nach zwei Jahren Arbeit sind die Forscher zu dem Schluss gekommen: Ja, das geht. Das schreiben sie in einem Aufsatz in der Fachzeitschrift Rapid Prototyping Journal.

Mondsteinimitat

Die Nasa hat Bandyopadhyays Team, zu dem auch seine Ehefrau Susmita Bose gehört, fünf Kilogramm Imitat von Mondsediment, Regolith genannt, zur Verfügung gestellt. Mit diesem Material konnten die Forscher arbeiten. Die Nasa selbst testet derzeit 3D-Druckverfahren für den Raketenbau.

Die Forscher haben den Regolith mit dem Verfahren Laser Engineered Net Shaping (Lens) verarbeitet. Der Regolith wird in Schichten aufgetragen und dann mit einem Laser verschmolzen. Auf diese Weise wird ein Gegenstand nach einem Computermodell angefertigt.

Regolith verschmelzen

Regolith besteht aus Aluminium, Eisen, Kalzium, Magnesiumoxiden und Silizium. Anfangs hatten die WSU-Forscher befürchtet, dass der Laser das Mondsediment nicht schmelzen würde. Das ließ sich aber schnell entkräften: "Die Ergebnisse zeigen, dass sich kristalliner Regolith mit der Lens-Lasertechnik durch vollständiges Schmelzen und Wiedererstarren in nanokristalline und/oder amorphe Regolith-Strukturen verwandeln lässt", resümieren die Forscher. Dabei habe sich die Zusammensetzung des Regoliths nur wenig verändert.

Die Forscher bauten verschiedene Gegenstände auf und schickten sie der Nasa zur Begutachtung. Mit der Technik sei es aber nicht nur möglich, Gegenstände aufzubauen. Es ließen sich damit auch stabile Verbindungen herstellen - sprich: zerbrochene Gegenstände wieder zusammenfügen. Schönheitspreise indes ließen sich damit nicht gewinnen, gibt Bandyopadhyay zu: "Es sieht nicht großartig aus, aber es lässt sich etwas damit anfangen."

Selbst machen statt mitnehmen

Rapid Prototyping ist für die Raumfahrt recht attraktiv: Fracht ins Weltall zu befördern, ist sehr teuer. Je weniger Nutzlast die Rakete mitnehmen muss, desto besser. Andererseits braucht eine Mannschaft, die auf dem Mond oder dem Mars eine Station errichten soll, dafür Werkzeuge oder Ersatzteile, oder sie muss kaputte Gegenstände reparieren. Per 3D-Druck könnten die Astronauten die benötigten Teile vor Ort anfertigen.

Diese Technik sei sicher nichts für morgen oder übermorgen, sagt Bandyopadhyay. In Zukunft, vielleicht in 50, vielleicht auch erst in 100 Jahren, werde das aber ein Standardverfahren sein.