3D-Drucker in der Raumfahrt

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McFire

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #25 am: 11. September 2014, 15:23:33 »
Man müßte das mal technisch und kaufmännisch (!) durchrechnen.

Eine Zentrifuge muß wenigstens so groß sein, daß man wenigstens gleich einen etwas leistungsfähigeren also größeren Drucker reinkriegt, damit sichs lohnt. Durch Anpassungen div Art noch ein wenig größer. Dann muß man bequem (!) wenigstens die Hände rein kriegen zwecks Werkarbeit und Resupply. Der Schwerkraftgradient sollte wohl auch nicht zu sehr prismenförmig sein. Also unter 5m Ø  läuft da wohl nix brauchbares. Dann muß die Zentrifuge ein verdammt ausgebufftes Gebilde sein, was sich dreht, ohne Langzeitschäden in der Umgebung zu verursachen. Von daher denk ich
- Entwicklungskosten nicht zu knapp
- Gewicht nahe bei einer Tonne
- Träger noch nicht verfügbar
Dazu kommen Anpassungsarbeiten in der Station, die ich mir nicht vorzustellen wage. Da wäre auch noch der Fakt "Zeit ist Geld, Astronautenzeit ist viel Geld". Und wenn man sich auf den Aufwand einer Zentrifuge einläßt, dann sollte aber auch alles dabei sein, um aus den Rohlingen präzise brauchbare Teile zu fertigen. Das ist auch nicht grad einfach.

Wann also würde sich eine Zentrifuge effektiver gestalten als halt zähneknirschend fertige, präzise (!) Ersatzteile hochzuschießen. Rechner vor ;)

Damits nicht Diskussionen gibt : Ja, die Jungs sollen ruhig schon mal experimentieren und stückchenweise voranschreiten. Das ist richtig. Aber eine Zentrifuge ist eine ganz andere Welt...

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Offline Klakow

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #26 am: 11. September 2014, 18:50:55 »
Könnte sein das du mit deinen 5m recht hast, ich bin eh dafür das man irgendwann mit ner Falcon XX, 20m durchmessende Zylinder hochschießt, das würde dann reichen. Das mit dem Vektor ist vermutlich nicht unbedingt ein Problem, der Schichtaufbau ist dann halt nicht plan, sondern Zylinderförmig. Solange der Radius groß im Verhältnis zum Objekt ist, sollte das machbar sein.
Bei der Kostenfrage spielt nicht nur der Preis, sondern auch die Verfügbarkeit eine Rolle, das ist bei der ISS schon ein Problem, wird aber für Missionen ausserhalb einer Erdumlaufbahn vielleicht sogar extenziell.

McFire

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #27 am: 11. September 2014, 18:59:41 »
Ich denk mal , auf dem Mars , irgendwann, wird man das dann wirklich gut einsetzen können. Da ist auch Verankerung und Handling kein Problem. Auf dem Mond - vielleicht, bei stark verringerter Geschwindigkeit. Ich denke, in Zentrifuge wirds nicht kommen. Auch nicht bei Fernraum-Missionen. Aber da laß ich mich gern und freudig von der Realität überrollen :)

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Offline Klakow

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #28 am: 11. September 2014, 21:11:50 »
... von der Realität überrollen :)
AUA

Alucard

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #29 am: 18. September 2014, 09:14:31 »
Also wenn man das irgendwann man im All einsetzen sollte, wird man einen Draht als "Füllwerkstoff" nutzen. Weil ein der Ausnutzungsgrad höher ist. Bei Metallpulver wird ein Teil einfach in die Umgebung gepustet und diese Partikel kriegen überall rein und verschmutzen die Optiken. Damit haben wir hier unter Schwerkraft schon Probleme, an Schwerelosigkeit will ich gar nicht erst denken. Nächstes Problemchen wäre die Strahlquelle die das Material aufschmilzt. Thema Wirkungsgrad, Wartung, Energieversorgung etc.

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Offline Klakow

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #30 am: 18. September 2014, 13:49:59 »
Zumindest ein Punk ist im All ziemlich einfach, die Vakuumbeschichtung.
Nicht das die alles ist was man benötigt, aber es gibt doch sehr viele Ecken in denen sowas benötigt wird.

Offline dksk

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #31 am: 18. September 2014, 15:26:47 »
Ein sinnvoller Einsatz kann die Erstellung von sehr filigranen + fragilen Bauteilen sein, die grundsätzlich auf der Erde herstellbar sind, aber den Belastungen beim Transport bis in die Raumstation (Beschleunigung, Vibration etc.) nicht standhalten, aber für Experimente benötigt werden.
Beispielsweise spezielle Trägerstrukturen mit  großer Oberfläche (so Richtung „fraktale Strukturen“) für Experimente o.ä. Ich nenn das mal „Wachstumsgerüst“, auf dem verschiedene Dinge aufgebracht werden können.
Von der Technologie her stellt sich die Frage, ob z.B. auch Anwendungen, die hier unten mit einer Stützkontur arbeiten, gleich ohne diese auskommen könnten.  Da wäre auch das Auslösen dieser Kontur nach Teilefertigstellung nicht mehr nötig.
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Um nochmal kurz auf das Laserauftragsschweißen einzugehen:
Ich stimme den kritischen Bewertungen meiner Vorredner/schreiber grundsätzlich zu und sehe als generisches Verfahren zur Teileherstellung in einer Raumstation andere 3D Technologien eher geeignet und realisierbar.
Vor kurzem hatte ich die Gelegenheit das „Pulverauftragschweißen mit DepositionLine“ in Realität zu erleben. Speziell die Musterteile, bei denen Stahl-Aluminium Verbindungen damit hergestellt wurden waren sehr interessant.
D.h. in Bezug auf die Raumfahrt sehe ich hohe Potentiale beim Thema Leichtbau-Materialmix bei der Herstellung von Bauteilen und Strukturen am Boden.
Die minimale Wärmeeinflusszone und die in Abhängigkeit von Stoff/Material, Geometrie, Dickenverhältnisse etc. gut anpaßbaren Betriebsparameter lassen die Technologie für mich interessant als mögliches (Not)Reparaturverfahren für wichtige Strukturelemente erscheinen.

dksk

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Offline Klakow

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #32 am: 18. September 2014, 21:05:04 »
Das Not kannst du eigentlich Streichen, zumindest hier auf dem Boden ist man längst so weit das damit auch kleine und mittlere (hunderte) machbar und oft auch finanziell sinnvoll sind.
Eigentlich stehen stehen wir da aber noch am Anfang, das wird von Generation zu Generation immer besser, das ende sehe ich erst dort wo uns die Physik Grenzen setzt, also weit unterhalb 100nm.
Die Frage ob das im All sinnvoll ist stellt sich in Zukunft nicht mehr, die Frage die dann wirklich spannend sein wird, wo man günstig Grundstoffe im All erschließen kann.
Das wird zwar die nächsten Jahre wohl durch SpaceX viel günstiger werden, aber wer sagt denn das man im All nicht sinnvolle Strukturen mit zehntausenden von Tonnen herstellen will, wenn man an das Material, Energie und an die Technik (gedruckt im All), herankommt?

Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #33 am: 06. Oktober 2014, 14:29:56 »
...vielleicht finde ich das wieder und kann´s genau beantworten
Habe heute durch Zufall einen Artikel gefunden, der hier etwas mehr Licht ins Dunkel bringt. Offensichtlich lagst du mit ABS auch gar nicht so verkehrt. Die Dauergebrauchstemperatur ist mit um die 90°C zwar eher gering, aber es ist ja nur ein Anfang. Außerdem möchte die NASA mittelfristig auch Hybridmaterialien (Polymer und Metall (Abscheidung aus Flüssigphase)) anbieten können. Welches Einsatzgebiet denen dazu vorschwebt, dazu fehlt mir aktuell etwas die Fantasie.

http://www.3ders.org/articles/20140511-nasa-abs-recycling-system-hybrid-plastic-metal-3d-printing-in-orbit.html

Ein sinnvoller Einsatz kann die Erstellung von sehr filigranen + fragilen Bauteilen sein, die grundsätzlich auf der Erde herstellbar sind, aber den Belastungen beim Transport bis in die Raumstation (Beschleunigung, Vibration etc.) nicht standhalten, aber für Experimente benötigt werden.
Andersherum wird oftmals ein Schuh draus. Ab einer gewissen Dimension der Bauteile verstärkt sich die Festigkeit wieder. Kleinere Bauteile sind bei gleichen Geometrieverhältnissen belastbarer.
Bitte google auch mal zur Untersuchung von Tensegrity Structures durch die NASA nach....extrem filigrane und doch überraschend robuste Strukturen, die man u.a. für Planetenmissionen in Betracht zieht.

Eigentlich stehen stehen wir da aber noch am Anfang, das wird von Generation zu Generation immer besser, das ende sehe ich erst dort wo uns die Physik Grenzen setzt, also weit unterhalb 100nm.
Meinst du damit das Laserauftragsschweißen oder den 3D-Druck im Allgemeinen?
Mit der Prognose wäre ich sehr vorsichtig. Das Laserauftragsschweißen ist aktuell eine Technologie, die gerade erst anfängt nach unten zu skalieren....und sich noch im mm-Bereich abspielt. Ich halte es für ausgeschlossen, dass mit vertretbarem Aufwand Strukturbreiten unterhalb 500µm Sinn ergeben. Allgemein gesprochen sind mit Inkjetverfahren noch kleinere Strukturen technologisch machbar (10-30µm). Hydrodynamische Effekte limitieren aber kleinere Tröpfchengrößen.
Einzig die 2-Photonenlithographie kann in harzbasierten Polymeren Strukturbreiten mit 150 nm erzielen. Die Schreibzeiten gehen aber je nach Feldgröße und Komplexität der Struktur schnell in den hohen Stundenbereich und machen eine Anwendung für Makrobauteile mit mm-Abmessungen sofort unpraktikabel.
Douglas Adams: "In an infinite universe, the one thing sentient life cannot afford to have is a sense of proportion."

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Offline Klakow

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #34 am: 07. Oktober 2014, 13:24:42 »
Wer sagt denn das ein ganzes Teil mittels eines Verfahres hergestellt werden muss, schaut man sich unsere Knochen an, siehst der innen mit pörrösen Strukturen ganz anders aus als an den Oberflächen, was bei Zähnen dann ganz krass ist.
Deshalb denke ich das es hier in Zukunft Machinen geben wird die eben nicht nur beim Material, sondern auch verschiedene Verfahren beherschen werden.

Die Argument hier, das geht nicht weil im All eben keine Schwerkraft herrscht zu einfach gedacht, richtig ist: Es geht bis jetzt noch nicht.
Menschen haben die Angewonheit sich tolle Lösungen auszudenken und ab und an funktionieren die dann sogar recht gut.

Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #35 am: 07. Oktober 2014, 14:00:49 »
Dann habe ich mich falsch ausgedrückt. Es geht nicht um Verfahrenskompatibilitäten, sondern schlicht um Schreibzeiten.
Was ich sagen möchte ist: Es macht keinen Sinn Makrobauteile mit Nanometerstrukturierung über 3D-Druck zu erzeugen....auch nicht, wenn ich viele Strahlen gleichzeitig einsetzen kann. Mikrometerstrukturierung ist da vollkommen ausreichend und schon "sportlich" genug.

Ganz nebenbei: Da in der Halbleitertechnik die Verfahren mind. 5 Jahre im Voraus (manchmal noch länger) getestet und entwickelt werden, hätten die schon längst das 3D-Druckverfahren für die Leiterbahnmetallisierung der oberen (breiteren) Schichten eines Chips für sich entdeckt, wenn es wirtschaftlich sinnvoll, bzw. technisch machbar wäre. Das Verfahren spielt dort noch nicht einmal in der Entwicklung eine Rolle.
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Offline Klakow

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #36 am: 07. Oktober 2014, 19:36:00 »
@Doc Hoschi:
Ich hab dich schon verstanden, nur du leider mich nicht. Aber ok, man kann das so verstehen wie du es getan hast  ???
Ich hab das schon verstanden das bei bestimmten Techniken die Druckzeiten sehr langsam sind, deshalb die Idee verschiedene Verfahren in EINER Maschine zu vereinen. Beispiel: Mach macht zuerst den groben Innenteil und anschließend die präzisen Oberflächen. Das hat zwar zunächst mal noch Einschränkungen, weil man nicht einfach in der Lage ist an allen Stellen harte und genaue Teile aufwachsen zu lassen.
Die Technik kann man später ausbauen, indem man mit einen statischen Kern anfängt, diesen in allen Richtung drehbar aufhängt und dann das Material weiter aufbauen lässt.

Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #37 am: 07. Oktober 2014, 21:22:42 »
Wie gesagt, technisch möglich ist viel. Lassen wir uns einfach von den realen Entwicklungen überraschen...;)
Dass 3D-Druckverfahren mit Auflösungen im 100nm-Bereich in der absehbaren Raumfahrt jemals eine Rolle spielen werden, glaube ich persönlich zwar aus genannten Gründen nicht, aber wer kann sowas schon mit absoluter Gewissheit sagen?
 
Ich glaube die mit einigem Abstand kleinste Strukturgeometrie in einem Konstruktionsbauteil mit ansonsten großen Gesamtabmessungen haben in der modernen Raumfahrt die Inconel-Röhrchen des SABRE-Precoolers von REL mit fast 40µm Wandstärke.
Auch wenn hierfür "nur" ein Ziehverfahren verwendet wird, muss man sich bereits vor diesem Prozess verneigen...:o
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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #38 am: 10. Dezember 2014, 17:02:18 »
Und der nächste (diesmal europäische) 3D-Drucker für die ISS steht bereits in den Startlöchern für seinen Start zur ISS im ersten Halbjahr 2015: POP3D (Portable On-Board Printer 3D)



Gebaut in Italien (Altran Italia) wird auch er thermoplastische Polymere (hier PLA bzw. Polylactid) untersuchen, also Polymer erhitzen, Drucken und wieder abkühlen....wobei letzteres automatisch geschieht

Das ganze scheint mir 1:1 zum Made in Space-Drucker zu sein, da sich beide der Erforschung des Einflusses der Mikrogravitation auf das Drucken annehmen wollen. Damit werden nun also die beiden am häufigsten eingesetzten Kunststoffe im 3D-Druck, ABS und PLA in zwei unterschiedlichen Printern untersucht werden.
Hätte man da nicht einfach kooperieren können?
« Letzte Änderung: 10. Dezember 2014, 18:03:46 von Doc Hoschi »
Douglas Adams: "In an infinite universe, the one thing sentient life cannot afford to have is a sense of proportion."

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Offline Klakow

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #39 am: 10. Dezember 2014, 19:43:51 »
Wieso Kopieren, geht den das auch schon, 3D Kopieren?  ;D

SpaceMech

  • Gast
Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #40 am: 20. Dezember 2014, 12:02:25 »
3D-Drucker auf der ISS stellt Werkzeug her

Auf der ISS hat der seit 2 Monaten dort verfügbare 3D-Drucker (von Made in Space)
einen Ratschenschlüssel hergestellt. Die CAD-Files für die Einzelteile wurde vom Boden
an die ISS geschickt und dort ausgedruckt:



    (Bild: NASA)

Es war der 21. Gegenstand, der auf der ISS bisher auf diese Weise hergestellt wurde.
Die Teile sollen später zur Erde mitgenommen werden, um dort auf Einflüsse der Mikrogravitation auf den Herstellungsprozess hin untersucht zu werden

   Quelle : The Guardian : http://www.theguardian.com/science/2014/dec/20/iss-astronaut-uses-3d-printer-to-make-socket-wrench-in-space

SpaceMech

  • Gast
Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #41 am: 22. Dezember 2014, 11:38:29 »
Wieso Kopieren, geht den das auch schon, 3D Kopieren?  ;D
Schau mal zB hier :http://www.pearl.de/3d/#3d-kopierer
- sogar für schmalen Geldbeutel   :)

Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #42 am: 22. Dezember 2014, 21:14:47 »
Hallo,

nach diesem Test bin ich mit mir ziemlich sicher, dass der adaptive 3D Druck im All in etwa so funktioniert wie auf der Erde. Ich denke nicht, dass es all zu große Unterschiede geben wird, die man nicht mit ein wenig justieren beheben könnte.

Wenn man das Konzept zu Ende denkt, dann benötigt man aber auf langen Missionen einen geschlossenen Stoffkreislauf. Desswegen ist es sinnvoll einen Schredder und einen Extruder mit zu nehmen. Ein Extruder ist ein Gerät, dass aus zerkleinerten Plastik die Plastikschnur (Filament) erzeugt, mit denen 3D-Drucker drucken. So kann man etwa aus einen alten Jobgurtbechern neue Gegenstände herstellen. Hier ein Kombigerät aus Schredder und Extruder (erste Minute kann man getrost überspringen):

ws

Erst mit einen solchen Gerät kann man die 3D-Drucker sinnvoll und langfristig benutzen, denn damit kann man auch altes Plastik oder misslungene Drucke wiederverwenden. Ich denke aber nicht, dass man einen Schredder und wahrscheinlich auch keinen Extruder so einfach in der Schwerelosigkeit verwenden kann. Ich vermute in diese Richtung werden die Forschungen auf lange Sicht hauptsächlich gehen.

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Offline akku

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #43 am: 26. Dezember 2014, 22:34:56 »
nasa-gibt-weltraum-schraubenschluessel-zum-download-frei
wer hat n drucker  ;D

http://futurezone.at/science/nasa-gibt-weltraum-schraubenschluessel-zum-download-frei/104.669.244

adamski

  • Gast
Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #44 am: 27. Dezember 2014, 03:31:21 »
Hier habt Ihr noch mehr Motive , die zum Download frei sind

http://nasa3d.arc.nasa.gov/models

tobi

  • Gast
Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #45 am: 17. März 2015, 09:26:46 »
Eine Milliardenidee ohne Frage:
http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/neues-3d-druck-verfahren-dauert-nur-noch-minuten-a-1023833.html

Da dürfte die Plastikproduktion demnächst revolutioniert werden.

Nur klappts auch mit Metall?

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Offline Klakow

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Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #46 am: 20. März 2015, 19:19:04 »
Das wird sicher zu einem neuen Schub in der Produktiontechnik führen, selbst was das nicht direkt für Metalle geht, gibt es zumindest für das erstellen von Gussteilen Möglichkeiten

Jura

  • Gast
Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #47 am: 20. März 2015, 22:41:31 »
Es gibt schon Drucker für Verbundwerkstoffe, die Festigkeit der Produkte soll des Metalls übertreffen. Ja, das ist wichtig für die Raketentechnologien wie für Brennkammer, Tanks und Konstruktionen der Trägerraketen mit deutlichen Reduzierung der Masse.

Zitat
Jura
Zum 3-D Drucker.

Die Idee kamm von Profesor Zafer Gurda (USA), er arbeite an der Universität von South Carolina an diesen Projekt. Letztes Jahr kamm er nach Russland und entschied sich diese vielversprechende Idee in Skolkovo weiter zu entwickeln. Ein weiterer führender Mitarbeiter an dem Projekt ist Dmitri Wasilew, hat sein Praktikum an der Universität von South Carolina absolviert.

Die erreichte Festigkeit überschreitet mehr als 400 MPa, bei Aluminienlegierungen liegt die bei 200-300. Die Arbeiten können sogar besser als des Marktführes MarkForged (USA) sein. Eine weitere Steigerung der Festigkeit um den Faktor 2-3 ist vorgesehen

http://www.vesti.ru/doc.html?id=2369581

Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #48 am: 22. März 2015, 20:42:42 »
Made in Space hat in diesem Blogpost einmal zusammen gefasst, was sie bis jetzt so gemacht haben. Der Druck von auf der Erde unmöglichen Strukturen wie Überhänge finde ich besonders spannend.

Zitat
Based on visual inspection and crew interaction, there were no significant print failures. If you have ever used a 3D printer before you probably realize just how incredible that first sentence is, especially when you then consider the fact that this 3D printer had to first withstand the forces of a rocket launch before printing anything.

Die Teile sind nach einer ersten optischen Inspektion alle Fehlerfrei. Das ist tatsächlich ziemlich außergewöhnlich. Normale (bezahlbare) 3D Drucker muss man dauernd nachjustieren und die gedruckten Teile verziehen sich, weil sie nicht gleichmäßig abkühlen und ähnlich nervige Sachen. Es ist schon eine Leitung ein Gerät zu bauen, das einen Start überlebt und bei dem die Astronauten nur die Teile raus nehmen müssen und alles Andere funktioniert einfach von selbst.

Ende des Jahres soll ein größerer Drucker auf die ISS kommen, der dann auch produktiv genutzt werden soll. Es ist angedacht, dass der jetzige Drucker ins Smithsonian’s National Air and Space Museum kommt.

EDIT:  Hatte ursprünglich noch eine Infografik eingebunden. Das Bild war im Forum viel zu groß, deswegen hier ein Link auf eine schöne Übersicht über alle bis jetzt gedruckten Teile

tobi

  • Gast
Re: 3D-Drucker in der Raumfahrt
« Antwort #49 am: 27. März 2015, 20:19:25 »
https://twitter.com/sslmda/status/581478561535696896

Zitat
This SSL-made #3dprinted titanium bracket (left) has half the mass of its conventional counterpart #satellite #aiaa