3D-Drucker in der Raumfahrt

Zwar steht hier eine Aussage vom 160.000 facher Tragfähigkeit des Eigengewichtes, aber leider nicht viel über die Relationen und andere wichtige Eigenschaften.
Nichts desto trotz, ein weiterer Baustein damit eine Kolonie auf dem Mars möglich wird.

Die NASA druckt eine BK aus Kupfer inklusive Kühlkanäle mit dem selective laser melting (SLM). Ist das ein deutscher Drucker von SLM Solutions?
http://www.parabolicarc.com/2015/04/27/nasa-3d-prints-fullscale-copper-rocket-engine-part/

Die BK ist beachtlich groß.

Die ESA hat mit der Fa. Steago eine Vereinbarung über die Nutzung einer cloud-basierten 3D printing business und workflow management Software erzielt.

http://www.pddnet.com/round-ups/2015/07/european-space-agency-inks-3d-printing-cloud-service-deal

In ECSS beschäftigt man sich jetzt damit das Thema "additive manufacturing" in der europäischen Raumfahrt zu standardisieren. Die Industrie hat großes Interesse und möchte die Technologien schnell "ins konservative Geschäft einbringen". Intern und in Einzelfällen haben die Hersteller da schon Einiges gemacht. Jetzt möchte man es schaffen in den vielfältigen Verträgen und Projekten "vom Gleichen zu reden und das Gleiche zu meinen".
Da das Thema sehr viele Disziplinen umfasst oder tangiert, sowohl in Qualitätsprozessen als auch in Entwicklungsprozessen, beginnt man erst mal mit dem Thema "Material", also Anforderungen an die Materialdefinition, -auswahl und -kontrolle. In den nächsten Jahren wird man sich wohl auch der anderen Disziplinen annehmen.

Die NASA hat jetzt eine Wasserstoffturbopumpe mit 3D-Druck hergestellt:
https://www.nasa.gov/centers/marshall/news/news/releases/2015/successful-nasa-rocket-fuel-pump-tests-pave-way-for-3-d-printed-demonstrator-engine.html

Das 3D-Druck Design hat 45% weniger Teile und wurde erfolgreich getestet.


in groß: https://images.raumfahrer.net/up062779.jpg

90.000 rpm und liefert 4500 Liter pro Minute an flüssigem Wasserstoff. Ist von der Größe her für ein Oberstufentriebwerk passend.

Bei 90000 rpm muss doch so ein Flügelchen im Tonnenbereich wiegen...
Interessant wär auch mal die Strömungs-Geometrie, um den Rotor "schwimmend" zu halten

Made in Space scheint Gas zu geben.
Zum einen soll für 2016 mit der AMF (Addititive Manufacturing Facility) der Nachfolger zum aktuellen 3DP-Druckeraufbau auf der ISS gestartet werden (was eigentlich bereits für Ende 2015 geplant war), zum anderen arbeitet man bereits zuammen mit Northrop Grumman und Oceaneering Space Systems am sogenannten Archenaut, welcher dann mit einem Robotarm ausgestattet die richtig großen Teile aufbauen soll.

http://spacenews.com/nasa-made-in-space-think-big-with-archinaut-a-robotic-3d-printing-demo-bound-for-iss/

Der AMF-Aufbau soll im Gegensatz zum 3DP-Aufbau eine ganze Spanne von unterschiedlichen Polymeren drucken können, dauerhaft auf der ISS bleiben und kommerziell verwertet werden.



Was den Archenaut-Plan betrifft, so bin ich wieder einmal verblüfft über die Investitionsstrategie der NASA. Weshalb wandern die Millionen an Made in Space (die bisher nur einen Desktop-Drucker gebaut haben) und nicht an TUI (Tethers Unlimited), wo letztere doch bereits seit Jahren mit SpiderFab an einem ähnlichen Konzept tüfteln und auch schon umfangreiche Hardware-Tests gemacht haben???

Aus aktuellem Anlass ein kleines Update zu Made in Space:
Die AMF ist zwischenzeitlich auf der ISS installiert worden und kann neben dem bereits im ersten 3D-Drucker von Made in Space eingesetzten relativ einfachen ABS außerdem Polyethylen (offensichtlich speziell die Biokunststoffvariante), Polyethylenimin (sehr wahrscheinlich für biowissenschaftl. Experimente auf der ISS) und Polycarbonat verarbeiten.


Quelle: Made in Space

Made in Space hat gestern bewegte Bilder zum Archinaut-System veröffentlicht.

Currently, the company has built one Archinaut system for a commercial customer that it does not yet have permission to name. It has the ambition to fly more missions and build more Archinaut systems in the near future.

Quelle

Hochinteressant, man hat bereits einen kommerziellen Kunden, der die Archinaut-Technologie einsetzen möchte.
Mich würde interessieren, ob man das Ding mit Polymernachschub versorgen kann, oder ob jeder Archinaut nur solange fertigen kann, bis er leer ist. Ich weiß, im Video werden Asteroiden als Rohstoffquelle erwähnt, aber das ist ja nur das langfristige Ziel des Unternehmens (siehe auch sehr das sehr hochtrabende Projekt RAMA)

Auf der Webseite von Made in Space steht zum Archinaut noch:

An initial version of Archinaut is the Optimast™ boom manufacturing system. Optimast systems can be integrated into commercial satellites to produce large, space-optimized booms at a fraction of the cost of current deployables.

Zuallererst will man sich also damit begnügen, Auslegerstrukturen im All fertigen zu können. Dafür wurde eine Optimast™-Systemvariante des Archinauts entwickelt.

Made in Space hat letzte Woche zwei zusätzliche Videos und weitere Details zu seinen 3D-druckenden Satelliten nachgeliefert.

Es soll also zwei Plattformen geben: Achinaut Dilo und Archinaut Ulisses (wohl mit besagtem Optimast™ Fertigungssystem)





http://www.3ders.org/articles/20170516-made-in-space-reveals-more-info-about-archinaut-in-orbit-robotic-3d-printer.html

Weshalb wandern die Millionen an Made in Space (die bisher nur einen Desktop-Drucker gebaut haben) und nicht an TUI (Tethers Unlimited), wo letztere doch bereits seit Jahren mit SpiderFab an einem ähnlichen Konzept tüfteln und auch schon umfangreiche Hardware-Tests gemacht haben???

Nun bekommt also auch TUI die Möglichkeit seine Technologie auf der ISS zu demonstrieren. Der Refabricator, ein durch die NASA mit 750.000 US$ geförderter 2-in-1-3D-Drucker, der ausschließlich den Hochleistungskunststoff Ultem (Polyetherimid, vergleichbar zu PEEK, ist aber im Gegensatz dazu amorph) verarbeiten und auch wieder recyclen können soll, wird wahrscheinlich im April 2018 zur ISS fliegen.

https://www.3d-grenzenlos.de/magazin/zukunft-visionen/nasa-refabricator-ermoeglicht-recycling-3d-druck-im-all-27299943/
https://www.3d-grenzenlos.de/magazin/3d-drucker/refabricator-nasa-27180223/

Gefertigte Teile des Made in Space-Druckers auf der ISS sind aufgrund des verwendeten Kunststofftyps somit übrigens inkompatibel zum Refabricator.

Edit:
Man wundert sich etwas über den Logikfehler im zweiten Link. Dort wird gleich mehrfach erwähnt, dass der Refabricator Filament recyceln soll. Es sollen eigentlich vielmehr zu recycelnde Teile eingeschmolzen und wieder zu Filament extrudiert werden, also das Ausgangsmaterial, welches dem Drucker wieder zugeführt werden kann.
Und auch der erste Link ist nicht ganz fehlerfrei. Als nächstes strebt die NASA an nicht HDEP, sondern HDPE verarbeiten zu können, also ein Polyethylentyp mit schwach verzweigten Polymerketten.

Hier noch ein Video von TUI-CEO Rob Hoyt, in dem auch der Refrabricator und die Vision dahinter erwähnt wird (ab ca. 11:30).

Die NASA hat den 3D-Drucker Zero Launch Mass vorgestellt, der aus Materialien vor Ort (Regolith, Dreck, Plastik, ...) Strukturen drucken kann:

Gesamtansicht

KSC-20180316-PH_GEB01_0115 by NASA Kennedy

Beim Drucken

KSC-20180316-PH_GEB01_0132 by NASA Kennedy

Bei der Spacetech Expo in Bremen hat es auch ein Panel zum 3-D-Druck gegeben, über das SpaceNews betrachtet: https://spacenews.com/space-hardware-manufacturers-urge-realistic-expectations-for-3d-printing/ Viel Neues steht nicht drin, aber nur mal so viel: Hersteller berichten von wachsendenm Einsatz der Technologie, ArianeGroup nutzt bereits bei A5 gedruckte Teile und will den Anteil weiter ausbauen, es wird der Wert des 3-D-Druckens beim Prototypenbau und bei der Reduzierung der Komplexität (in manchen Fällen von mehreren hundert auf ein Dutzend Einzelteile) hervorgehoben. Der Artikel zitiert aber acuh Aussagen bezüglich, dass bei der Serienproduktion klassische Herstellungsmethoden immer noch im Vorteil sind.
Im Großen und Ganzen würde ich aus dem Panel/Artikel das Fazit ziehen, dass der große Hype um die Technologie sich dem Ende nähert, während der 3D-Drucker, wo es sinnvoll ist, großflächig in der Industrie ankommen

“There is no stopping [3D printing] anymore, not even in space,” Geisen said. “It’s only a matter of timing and how much it will cover.”

Die Fraunhofer Gesellschaft druckt ein Airospike Triebwerk. Wohl bis zu 30% Treibstoffersparnis. Rückt damit Single Stage to Orbit näher, wenn man etwas größer druckt?
 
https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2020/februar/hm-preview2020-iws-additiv-gefertigtes-raketentriebwerk-mit-aerospike-duese-fuer-microlauncher.html

Edit: Link repariert, Gruß Gertrud

Zwar ist die Aussage 30% Treibstoffersparnis eine Aussage für Leihen, den es geht nicht darum weniger Treibstoff zu brauchen, sondern einen höheren ISP bei allen Druckverhältnissen zu erreichen. Die Vorteile kann man eigendlich nur begreifen wenn man ein Simmulationprogramm hat. Trotz dieser sehr vereinfachenden Darstellung halte ich diese Entwicklung aber für sehr gut. Allerdings werden Kleinsatelliten  zukünftig kaum mit kleinen Einmal Raketen gestartet werden, aber ich habe die Hoffnung das man mit den Erkenntnissen in Zukunft auch viel größere Triebwerke bauen können wird.

noch emehr Infos zum Triebwerk. Treibstoff Ethanol/LOX,
Modell 1: 35kN Schub, nicht getestet mangels Teststand
Modell 2: 500N Schub, getestet

@klakow: Soweit ich es verstanden habe, ist der Wirkungsgrad des Triebwerks gerade in unteren Höhen besser, da der Abgasstrahl parallel gerichtet ist. Die Auströmgeschwindigkeit ist sicher nicht höher als ein Triebwerk mit Lavaldüse.

Stelle mir vor, dass man, wenn der Abgasstrahl aufgrund seiner hohen Temperaturen als Plasma betrachten kann, diesen bei ausreichend vorhandener Energie(Reaktor) mittels MHD Pumpe nachbeschleunigen könnte.

https://www.vdi-nachrichten.com/technik/rueckkehr-des-aerospike/

Als Vorentwicklung für die Röntgen-Optik der ATHENA-Mission lässt ESA jetzt in Österreich grössere Module (> 0,5 m) für die optische Bank in additivem 3D-Druck aus Titanlegierungen herstellen; dabei werden Titantröpfchen in einem Plasmaverfahren aufgetragen. Die Frage ist, wie homogen und reproduzierbar sind die Materialeigenschaften der so hergestellten Teile:

Rohteil nach 3D-Druck:


  Bild:  RHP Technology

nach der Endbearbeitung:


  Bild: RHP Technology

http://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2020/05/Ins_and_outs_of_3D_printing

https://www.rhp-technology.com/de/our-beating-heart/esa-x-ray-eye-structure

Stelle mir vor, dass man, wenn der Abgasstrahl aufgrund seiner hohen Temperaturen als Plasma betrachten kann, diesen bei ausreichend vorhandener Energie(Reaktor) mittels MHD Pumpe nachbeschleunigen könnte.

Setzen wir mal voraus, der Reaktor ist einfach da.
Aber MHD heißt Magnetfelder erzeugen. Freilich, das Magnetfeld geht auch mit Permanentmagneten. Aber es sollte ja steuerbar sein.
Also Kupfer, Ferrit etc. Und nicht wenig, denn da ist nicht magnetfreundliches Eisen das Objekt, sondern Plasma. Und auch das ist nicht einfach ein Bündel, sondern neigt in Magnetfeldern zu "Eigenwilligkeiten". Es ist auch nicht durchgängig als ideales Plasma zu betrachten. Genau da wo es dann beschleunigt werden könnte, da hat es doch die Plasma Eigenschaften nicht mehr oder?

Ob der Herr Lorentz wirklich Aufwand und Nutzen in Einklang bringen kann ?

Das derzeit grösste 3D-gedruckte Teil für eine Raumfahrtanwendung: die komplette Brennkammer für LauncherSpace Engine-2 aus einer speziellen Kupferlegierung :


   Bild: LauncherSpace

Die Kenndaten des Triebwerks: Schub 100 kN , Treibstoffkombination Kerosin (RP-1) und LOX , spezifischer Impuls : 365 s
Der vorgesehene Träger : Rocket-1, 2stufig (1.Stufe mit 4 x Engine-2; 2.Stufe mit 1 x Engine 2 mit Vakuumnozzle)
Länge : 20 m ; Durchmesser : 1,70 m ; Startgewicht : 33,4 t
Nutzlast : 773 kg in 200 km Orbit bzw  400 kg in 500 km SSO (sun-synchronous orbit)

Weitere Informationen und Bilder :

https://launcherspace.com/engine-2

https://launcherspace.com/rocket-1

Hallo zusammen,

ein neues Startup im Bereich 3d-gedrucktes Raketentriebwerk stellt sich vor.
Gedruckt werden soll ein Hybridraketentriebwerk mit 5000 Pfund Schub (~22kN).

https://3druck.com/industrie/firehawk-aerospace-entwickelt-raketentriebwerk-mit-3d-druck-1396275/

https://www.firehawkaerospace.com/

Hallo Zusammen,

Dieser Videoclip zeigt eine 3D-Drucktechnik, bei der ein Druckerkopf über jede Schicht eines Teils scannt und dabei Metallpulver ausbläst, das von einem Laser geschmolzen wird. Es ist eine von mehreren Möglichkeiten, wie Teile am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA 3D-gedruckt werden. Es wurde aber nicht verwendet, um die Teile an Bord des Perseverance-Rovers herzustellen.


Beste Grüße Gertrud

Auf der ISS wurden die ersten Keramikteile gedruckt. Offenbar in besserer Qualität in Schwerelosigkeit hergestellt als auf Erden.

https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/raumfahrt/premiere-im-weltraum-koennte-industrie-revolutionieren/

"Studententeam AIMIS-FYT: 3D-Druckverfahren

3D-Druck im Weltraum: igus Linearachsen fertigen Ersatzteile in der Schwerelosigkeit. Studenten entwickeln mit drylin Lineareinheiten einen 3D-Drucker für die kostengünstige Produktion von Strukturelementen im Weltall. Eine Presseinformation der igus® GmbH Köln."



Die wartungsfreien drylin SAW-Linearachsen sind das zentrale Element des 3D-Druckers. Sie sorgen mit einstellbaren Lagern für präzise Druckergebnisse.
(Bild: AMIS-FYT)

Weiter in der Pressemitteilung der igus:
https://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/20022021081558.shtml

Viele Grüße
Rücksturz

Ich denke viele werden schon davon gehört haben, aber das neue Xolographie-Verfahren müsste sich auch sehr gut für den 3D-Druck in der Schwerelosigkeit eignen...

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Ich hoffe das passt hier hin:
Über das „Deutsche Ingenieurblatt“ Heft 1-2-2021 bin ich auf diese Pressemitteilung der TU Braunschweig aufmerksam geworden.
Danach ist es im Rahmen des Projektes „Moonrise“ gelungen, eine Regolith-Nachbildung
unter simulierter Mondgravitation mittels Laser aufzuschmelzen und zusammenhängende
Bahnen zu drucken.

Hier der Link:

https://magazin.tu-braunschweig.de/pi-post/schritt-fuer-schritt-zur-siedlung-aus-mondstaub/