Zurück zu den Suchergebnissen

Fallstudien zu Luft- und Raumfahrt

Mit 3D-Druck entfalten faszinierende Ideen ihr ganzes Potenzial

Ikonen der Luft- und Raumfahrt wie NASA und Piper Aircraft verwenden einige der verblüffendsten 3D-Druckanwendungen der Welt.

NASA-Wüsten-Rover

Ein wendiges weißes Fahrzeug durchstreift die Wüste Arizonas und manövriert bei starkem Wind, gleißender Sonne und extremen Temperaturschwankungen durch das schroffe Gelände. NASA-Astronauten und -Ingenieure machen eine Testfahrt mit einem Rover über Steine und Sand, bergauf und bergab, in einer Umgebung, die den schonungslosen Bedingungen des Mars ähnelt.

Hierbei handelt es sich um Desert RATS (Research and Technology Studies), und der Rover – ungefähr von der Größe eines Hummer und ausgestattet mit einer Druckkabine, die Menschen den Aufenthalt im Weltraum ermöglicht – wird umfassend getestet. Er könnte letztendlich einem der ehrgeizigsten Ziele der NASA dienen: der menschlichen Erkundung des Mars. In naher Zukunft könnten Menschen mit ähnlichen Fahrzeugen erdnahe Asteroiden erforschen.

Der Rover ist fester Bestandteil der NASA-Mission, die Reichweite des Menschen weiter in den Weltraum auszudehnen. In seiner Kabine kann sich ein Astronautenpaar mehrere Tage lang aufhalte, während es extraterrestrische Oberflächen erkundet. Seine zwölf robusten Räder an sechs Achsen bewältigen auch unwegsames Gelände. Das hervorstehende Cockpit kann nach unten geneigt werden, um die Beobachtungskapsel dem Boden anzunähern.

3D-gedruckte Rover-Bauteile

NASA-Befestigung

Bei der Entwicklung dieses robusten und spezialisierten Fahrzeugs setzten NASA-Ingenieure auf Erfindergeist und fortschrittliche Technologie. Es wurden beispielsweise in der Wärmekammer eines hochwertigen Stratasys 3D-Druckers ungefähr 70 Rover-Bauteile direkt aus Computerdesigns digital gefertigt. Bei diesem Verfahren, als FDM (Fused Deposition Modeling)-Technologie oder generative Verfahrenstechnik bezeichnet, werden komplexe Formen erstellt, die für die Marsoberfläche stabil genug sind.

Wenn es darum geht, eine Reihe hochspezifischer Fahrzeuge zu bauen und diese extraterrestrischen Belastungen auszusetzen, reichen Depotteile und herkömmliche Herstellungsmethoden nicht aus. Zu den 3D-gedruckten Teilen des NASA-Mars-Rovers gehören feuersichere Lüftungsöffnungen und Gehäuse, Kamerastative, große Schotten, ein großes Bauteil, das als Frontstoßstange fungiert, sowie viele maßgefertigte Befestigungen. FDM ermöglicht hohe Flexibilität beim Entwurf und kurze Fertigungszeiten für maßgeschneiderte Gehäuse komplexer elektronischer Baugruppen. Beispielsweise ist eines der Teile der Außenhülle tief und verwinkelt. Es wäre fast unmöglich – zumindest zu vertretbaren Kosten – dieses Teil zu fräsen.

Für die 3D-gedruckten Bauteile verwendet die NASA Materialien aus ABS, PCABS und Polycarbonat. Die von Stratasys patentierte FDM-Technologie ist die einzige 3D-Druckmethode, die thermoplastische Kunststoffe mit Produktionsgütegrad unterstützt, die für robuste Endanwendungsteile leicht und gleichzeitig stabil genug sind.

Scheitern ist keine Option

Chris demonstriert

„Ein Teil soll immer so leicht wie möglich sein, andererseits aber stabil genug, um alle Sicherheitsfaktoren einzuhalten, damit niemand verletzt wird“, so Chris Chapman, Test Engineer der NASA. Das Motto der NASA in Bezug auf bemannte Raumfahrten lautet: Scheitern ist keine Option. In der Raumfahrt ist ein Fahrzeug intensiven Belastungen ausgesetzt, schon beim Start von der Erde. „Die Geschwindigkeit beträgt mehrere Tausend Stundenkilometern, um aus der Erdatmosphäre zu gelangen. Du musst in der Lage sein, der Vibration standzuhalten, nur um in den Weltraum zu gelangen, und das Fahrzeug darf dabei nicht beschädigt werden“, sagt Chapman.

NASA-Ingenieure erstellen mit 3D-Druck auch Prototypen, um Form, Passung und Funktion von Bauteilen zu testen, die dann aus anderen Materialien gefertigt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass maschinell gefertigte Bauteile das bestmögliche Design aufweisen und mögliche Schwierigkeiten bereits vor der kostenintensiven Werkzeugbereitstellung gemeistert werden. „Jeder muss mit einem bestimmten Budget auskommen. Das ist bei uns nicht anders“, so Chapman.

CAD-Zeichnung der NASA

Jeden Tag überwinden NASA-Ingenieure mit ihren Innovationen die Kluft zwischen praktischen Überlegungen bezüglich Budget und Realisierbarkeit sowie dem Menschheitstraum, die Geheimnisse unbekannter Welten zu erforschen – in der Werkhalle, in der Wüste und letztendlich auch auf einem anderen Planeten.

Stratasys Ltd. © 2015. All rights reserved. See stratasys.com/legal for trademark information.