Entwicklung in situ-Produktionstechniken

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Offline Schillrich

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #50 am: 10. Januar 2011, 18:51:32 »
Das hatten wir doch schon ... vor 1 oder 2 Jahren hier im Forum. Hatte nicht runner02 das gefunden?
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tobi453

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #51 am: 10. Januar 2011, 19:29:56 »

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Offline tomtom

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #52 am: 10. Januar 2011, 19:58:00 »
Das hatten wir doch schon ... vor 1 oder 2 Jahren hier im Forum. Hatte nicht runner02 das gefunden?

Oh Schillrich, es war im Okt. 2010, was ist mit deinem Zeitgefühl. ;)

In der Raumfahrt wird daran auch überlegt. Die Idee ist einfach, Teile die man gerade braucht, vor Ort zu bauen.
Die Präsentation ist allerdings nicht so aussagekräftig: http://ssi.org//2010/SM14_presentations/101031_SSI_Dunn.pdf

Das Ganze hatten wir schon unter "ISRU-Produktionstechniken"
Im Zweifel hilft die Such-Funktion:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?action=search

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Offline Schillrich

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #53 am: 10. Januar 2011, 20:01:20 »
2010??? ... hmm, das wundert mich aber auch ;)
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Roba

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #54 am: 10. Januar 2011, 21:38:21 »
Naja, neu ist relativ. Das Thema 3D Drucken stammt aus dem ganzen Bereich Rapid Prototyping. Die ersten Anwendungen habe ich vor ca 7-8 Jahren auf der Euromold in Frankfurt gesehen. Da war es allerdings noch sehr umstritten wegen den Giftigen Dämpfen. Das Thema Rapid Prototyping ist allerings schon gut 30 Jahre alt. Einer der ersten Anwendungen die ich dazu gesehen habe waren die Stereolithografie. Mittlerweile fertigt man auch schon Prototypen aus Metall. Aber wie der Name es scho sagt, recht viel mehr als Protopypenlassen sich damit nch nicht herstellen. Mehr dazu unter diesem Link:
http://de.wikipedia.org/wiki/Rapid_Prototyping

runner02

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #55 am: 10. Januar 2011, 22:04:56 »
Zitat
Es gibt offenbar auch Bestrebungen, dass die Maschine sich selbst reproduzieren kann.

Naja, aber die kann doch nur eine kleinere Maschine bauen (denn die Auslassöffnung oder 'Reaktionskammer' kann nie größer sein, als die gesamte Maschine...  Das ist bildlich gesprochen so, wie wenn man in einem Ofen einen zweiten Ofen backen will - der zweite muss in den ersten hineinpassen)
Außer, man baut kleine Teile, die später zu einer gleich großen Maschine zusammengesetzt werden (dann braucht es aber Roboterarme)


Zitat
Das hatten wir doch schon ... vor 1 oder 2 Jahren hier im Forum. Hatte nicht runner02 das gefunden?

Das kann schon sein, aber vor zwei Jahren....  :o
Ich glaub da wusste ich noch nicht viel von der Raumfahrt, und ein Orbit war noch Synonym für einen Kaugummi  ;D (Quintessenz, etwas dramatisiert  ;) )
EDIT: Naja, ich denke, das waren doch schon eher mehr drei als zwei Jahre...

Zitat
Das wäre in der Tat ein großer Fortschritt, man schickt eine Maschine zum Mars und diese reproduziert sich mit den dort vorhandenen Materialien erstmal ein paar mal um dann eine für Menschen bewohnbare Siedlung zu bauen und man muss dann nur noch einziehen.
Das wäre einfacher, als selbstreproduzierende Maschinen.
Denn für die braucht man Schaltkreise aus Silizium/CNT-Halbleiter, evt. Kupfer (oder Silizium, mit schlechterem Wirkungsgrad), Plastik für Platinen und Gehäuseteile (muss mitgeflogen oder vor Ort Produziert werden), Eisen für das Gehäuse. Und Glas.

Für eine Siedlung bräuchte man 'nur' die Gebäude drucken, aus was auch immer. Plastik, Marsstaub oder Marsbeton, die Lebenserhaltungssysteme bringt man mit und muss die dann halt einbauen (riesige Gewichtsersparnis)
« Letzte Änderung: 11. Januar 2011, 10:32:09 von runner02 »

knt

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #56 am: 11. Januar 2011, 03:34:24 »
Das was ihr meint ist nicht so sehr 3D Printing sondern Contour Crafting http://de.wikipedia.org/wiki/Contour_Crafting



Hier einige weiteren Infos http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20060007775_2006008340.pdf

Offline knebel99

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #57 am: 11. Januar 2011, 18:55:19 »
Servus,

hab mir letztes Jahr selber einen 3D-Drucker (makerbot) zugelegt als Bausatz;
Dabei gings mir darum zu sehen, wie/ob das wirklich funktioniert! Und das tut es wirklich, allerdings auch nicht mehr. Man kann damit schöne Sachen aus Kunststoff drucken und die Objekte werden auch richtig fest bzw. Steif.
Man muss aber schon manuell dabei bleiben und den Druckvorgang überwachen, also Drucken im Tintenstrahler-Stil ist definitiv nicht möglich!

Zudem druckt man eben nur immer mit einem Material, ganze Maschinen damit nachzubauen halte ich für Zukunftsmusik >100Jahre;

@Runner02: Man kann durchaus mit ein paar Tricks ein Objekt Drucken, das genauso groß´ist wie der Drucker selber! Nimm einen Drucker mit 10X20cm Grundfläche und 30cm Höhe, dann könntest du das Objekt liegend drucken, indem du als Druckfläche mit einer Art Förderband arbeitest, das das Objekt weiterschieben kann!

mfg h-j
"Get ready to witness the majesty and the power of Discovery as she lifts off one final time" Commander Steve Lindsey STS133

Roba

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #58 am: 11. Januar 2011, 22:05:19 »
Contour Crafting ist zwar auch schön an zu schauen aber ohne sein Stahlgerüst ist Beton wertlos.

knt

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #59 am: 12. Januar 2011, 16:22:05 »
Ja - das sieht man schon an dem kleinen versteckten Hinweis darauf, das eine besondere Betonmischung notwendig ist, damit die Wand nicht in sich zusammen fällt wenn die höheren Layer "gespritzt" werden. Basierend auf diesem Konzept kann man sich aber weiter Gedanken machen.

Dabei fällt mir noch ein grundsätzliches Problem von ISRU auf. Auf den Punkt gebracht geht es um die Frage warum es keine Betonwerke in der Antarktis gibt. Der Aufwand dort ein Betonwerk zu bauen (samt Rohstoffförderung und autonomer Stromversorgung) um dann eine mittel große Forschungsbasis zu bauen, ist um ein vielfaches größer als die fertig ausgerüsteten Module einzufliegen.

Nun ist der Aufwand etwas zum Mars zu fliegen natürlich viel größer als in diesem Beispiel - so das sich die Balance zu gunsten ISRU verschiebt. Was bleibt ist jedoch der Umstand das sich ISRU nur ab einer bestimmten Basisgröße - ab einer bestimmten Langlebigkeit lohnt um die ungleich größeren Investitionskosten zu rechtfertigen.

Darum bezweifle ich auch das wir in absehbarer Zukunft ISRU Technologie in produktivem Maßstab sehen werden. Was wir (hoffendlich) sehen werden sind erste technologie Demonstrationen.

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Offline Schillrich

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #60 am: 12. Januar 2011, 17:38:43 »
Ich habe die Diskussion zum 3D-Drucken in den ISRU-Thread verschoben.
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Alucard

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #61 am: 13. Januar 2011, 09:03:53 »
Also 3D Drucktechniken beschränken sich meines Wissens nur auf Kunststoffe. Die Videos haben ja verdeutlicht wie das alle funktioniert. Da wir selbst bei uns einen 3D Drucker haben und ich manchmal daran arbeite kann ich nur eins sagen... .-> es dauert ewig! Außerdem sind diese Maschinen nicht für Serienproduktion sondern für Einzelteilfertigung konzipiert. Außerdem sind die extrem wartungsanfällig....leider..

Ne bessere Methode die ich da sehe ist das Lasersintern. Funktioniert auf dem gleichen Prinzip wie 3D Drucken oder Stereolithographi, nur eben mit Metallen und Metallverbindungen (Auch exoten). Das Proplem hierbei ist das Ausgansmaterial was sehr rein sein muss.. (Also verunreinigungen unter 10ppm glaube ich). Hinzukommt der hohe Energieaufwand für den Laserbetrieb. Momentan sind all diese Technologien noch relativ störanfällig und wartungsintensiv. Aber das ändert sich hoffentlich :)

runner02

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #62 am: 13. Januar 2011, 13:21:34 »
Zitat
. Hinzukommt der hohe Energieaufwand für den Laserbetrieb.

Dann braucht man halt eine Batterie als Puffer.... Dauert dann halt ein wenig...

Zitat
-> es dauert ewig! Außerdem sind diese Maschinen nicht für Serienproduktion sondern für Einzelteilfertigung konzipiert.

Man will ja nicht hunderte Häuser auf dem Mars erreichten :)


Zitat
Dabei fällt mir noch ein grundsätzliches Problem von ISRU auf. Auf den Punkt gebracht geht es um die Frage warum es keine Betonwerke in der Antarktis gibt. Der Aufwand dort ein Betonwerk zu bauen (samt Rohstoffförderung und autonomer Stromversorgung) um dann eine mittel große Forschungsbasis zu bauen, ist um ein vielfaches größer als die fertig ausgerüsteten Module einzufliegen.

Ich dachte immer, ein Betongebäue wäre zu schwer für das Eis. Außerdem kann man auf reinem Eis doch kein Fundament bauen??
Und, zwischen einer Basis und dem Boden (mit nutzbarem Gestein) sind Kilometer an Wassereis dazwischen. Man hat also nur Eis zur Verfügung- man könnte also höchstens ein Iglu bauen... Somit müsste man das gesamte Gestein einfliegen.

radames42

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #63 am: 16. Januar 2011, 10:18:05 »
Wie sieht es bei der Nutzung von NEO (http://de.wikipedia.org/wiki/Erdnahes_Objekt) aus?
Sie haben ein geringeres delta-v als Mond, Mars oder Erde. Ich vermute einige haben mehr Wasser(anteil) als der Mond und auch Kohlenstoff. Diese Elemente scheinen sonst nur in geringen Mengen vorhanden zu sein.

Gibt es Ideen zur chemischen und mechanischen Verarbeitung im freien Fall? Trennen nach Dichte geht dann nicht (oder man nimmt eine Zentrifuge). Eine Schmiede mit "fallenden" Hämmern auch nicht; sie würde auch alles hin und her rütteln. Mir fallen nur sägen, walzen, pressen, laser-schneiden, laser-schweisen, verdampfen und den Dampf absaugen, Elektrolyse ein.
 
Für den Anfang der in situ-Produktion genügt es sicher Wasser, Sauerstoff und Treibstoff zu produzieren. Später kann man Baumaterial (Metalle, Kunststoffe, Strahlenschutz) für Raumstationen und Raumschiffe produzieren. (Für Nahrungsmittel ist Recycling besser, vgl. z.B. http://en.wikipedia.org/wiki/MELISSA.) Viel später auch Chips und andere komplexe Teile - dann nähert man sich da oben der Autarkie.
Ergibt eine solche Entwicklung der Produktion Sinn? Oder sind die ersten Schritte technisch zu komplex?

Szenario:
  • Man schickt eine Sonde mit Solarzellen und Ionentriebwerk zu einem (kleinen, der die Erdatmosphäre nicht durchschlagen kann) NEO. So braucht man die Energie nicht mitzuschleppen und kann lange Beschleunigen.
  • Dort legt es ein Netz um das NEO und bremst die Rotation.
  • Die Sonde ändert die Bahn leicht, so dass das NEO im Netz nach wenigen Jahren mit Hilfe des Mondes eingefangen wird und in L4/L5 oder einem hohen Orbit (2 Wochen Umlaufzeit) endet. Bis dahin sind 2-3 Ersatzsonden im All in der Nähe, um im Notfall einen Sturz auf die Erde zu verhindern! (oder das nächste NEO zu holen oder als Schlepper vom LEO zu dienen)
  • Jetzt beginnt die 1.Verarbeitung, um Treibstoff etc. zu gewinnen.
  • Wenn mehr Industrie vorhanden ist, verarbeitet man das Restmaterial neu, um komplexere Stoffe (Bleche, Tanks, Gerüste, Fabriken, Solarkraftwerke (Photovoltaisch oder thermisch) etc.) anzufertigen.

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Offline Schillrich

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #64 am: 16. Januar 2011, 11:00:44 »
Hallo und willkommen

NEOs einfangen und bremsen? Das ist leider reine SciFi. So ein Objekt, auch wenn es "astronomisch winzig" ist, hat immer noch Massen jenseits von Gut und Böse für menschliche Größenordnungen.


Nur als Beispiel:
http://de.wikipedia.org/wiki/(4179)_Toutatis

Maße: 4,5 × 2,4 × 1,9 km
Masse: 5 · 1013 kg = 50 000 000 000 t
\\   //    Grüße
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radames42

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #65 am: 16. Januar 2011, 14:19:00 »
Hallo,

die Auswahl an NEO ist groß und viele kleine sicher noch unentdeckt.

NEOs einfangen und bremsen? Das ist leider reine SciFi. So ein Objekt, auch wenn es "astronomisch winzig" ist, hat immer noch Massen jenseits von Gut und Böse für menschliche Größenordnungen.


Nur als Beispiel:
http://de.wikipedia.org/wiki/(4179)_Toutatis

Maße: 4,5 × 2,4 × 1,9 km
Masse: 5 · 1013 kg = 50 000 000 000 t

Ein kleiner ist http://de.wikipedia.org/wiki/2004_FU162. Er hat 6 Meter Durchmesser. Die künstlichen Bahnveränderungen müssen natürlich genau geplant sein. Aber über Jahre summieren sich auch winzige Änderungen auf.
Wenn er pures Eisen ist, hat er die Masse von < 1700 t, bei Gestein circa 550 t, bei Eis circa 200 t.
Zum Vergleich: Die Queen Mary 2 hat circa 76 000 t Masse. (Okay, sie hat starke Motoren, aber auch ständige Reibung.)

Weitet kann man auch so einem "Kieselhaufen" (rubble pile) auswählen und einen Teil heranholen.

Offline Ruhri

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #66 am: 16. Januar 2011, 14:22:51 »
Was sollte man denn mit dem Eisen anfangen? Wir sprechen hier immerhin über ein Element, das zu den häufigsten auf unserem Planeten gehört. Eingefangenes Asteroideneisen dürfte viel zu teuer werden, um für irgendetwas nütze zu sein.
« Letzte Änderung: 16. Januar 2011, 18:24:21 von Ruhri »

radames42

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #67 am: 16. Januar 2011, 16:47:19 »
Was sollte man denn mit dem Eisen anfangen? Wir sprechen hier immerhin über ein Element, das zu den häufigsten auf unserem Planeten gehört? Eingefangenes Asteroideneisen dürfte viel zu teuer werden, um für irgendetwas nütze zu sein.

Eisen war nur ein Beispiel, um die Masse kleine NEO zu schätzen. Eis, Kohlenstoff, Silizium u.a. wären dort oben auch gut zu gebrauchen.

Das Material, z.B. Eisen, der Erde ist nunmal auf der Erde. Um es in die Umlaufbahn zu bekommen, ist viel Treibstoff nötig. D.h. der Preis von irdischem Eisen in der Umlaufbahn ist etwa 3.000 bis 10.000 USD/kg (für LEO http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_heavy_lift_launch_systems), allein aufgrund der Transportkosten!
Bei 1700 t sind das 5,1 bis 17 Mrd.USD! Leider ist das dann nur nicht ausgegebenes Geld und nicht verdientes Geld. Eine NEO-Mission ist sicherlich billiger. Als Bonus bekommt man Produktionsanlagen im All für die Zukunft und Erfahrung für den Fall, dass Spacewatch einen Asteroiden findet, der die Erde treffen wird.

Das Material der NEO sollte in situ im Orbit benutzt werden. Damit kann man Solarzellen, Gerüste, Bleche, Tanks, Strahlenschutz u.v.m. bauen. Den Weitertransport zur Erde halte ich bei Eisen für unsinnig. (Bei Gold, Platin u.ä. mag es anders sein. Das ist ein anderes Thema.)

Metus

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #68 am: 16. Januar 2011, 18:10:31 »
Wie viel Energie bräuchte man um ein solches NEO von seiner heliozentrischen in eine geozentrische Bahn zu bringen? Ein solches, eventuell ausgehöhltes Objekt könnte die Grundlage für eine Raumstation bilden.

Offline Ruhri

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #69 am: 16. Januar 2011, 19:28:02 »
Das hört sich nach einer tollen Idee für ein Science Fiction-Buch an. Genau gesagt, habe ich so ein Buch sogar schon gelesen: Der Asteroid von Levon Surenovitsch Chatschaturjanc und Evgenij Vasiljevitsch Chrunov. Das war aber auch reine Science Fiction, auch wenn der Co-Autor ein aktiver Kosmonaut (Sojus_4/Sojus 5) gewesen ist.

Das Problem ist doch, dass wir gerade darüber reden, den gesamten industriellen Prozess zur Herstellung von Weltraumgerätschaften in den Weltraum selbst zu verlegen. Aber machen wir uns nichts vor - dieser Prozess ist extrem lang, komplex und zum Teil hochsensibel. Vieles lässt sich nun einmal auf der Erde viel besser erledigen. Das fängt schon mit der Verhüttung des Eisens an, das vermutlich selbst im Vakuum des Alls teilweise oxidiert ist. Dann müssen daraus hochwertige Stähle gefertigt werden, und so geht es dann immer weiter.

Meines Erachtens ist unsere Technik dafür bei weitem noch nicht ausreichend, und abgesehen von Materialforschungsexperimenten wird man vermutlich mittelfristig nur sehr wenige Materialien auf diese Weise herstellen können.

runner02

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #70 am: 16. Januar 2011, 19:39:57 »
Zitat
Meines Erachtens ist unsere Technik dafür bei weitem noch nicht ausreichend, und abgesehen von Materialforschungsexperimenten wird man vermutlich mittelfristig nur sehr wenige Materialien auf diese Weise herstellen können.

Heuzutage hat man wohl nur die erprobte Technologie, um Wasser und evt noch Sauerstoff aus Gesteinen zu extrahieren...
Metalle im Vakuum in Reinform zu gewinnen.... Das haben wohl noch wenige versucht...

Offline Ruhri

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #71 am: 16. Januar 2011, 23:02:45 »
Richtig, und bei vielen wird es vermutlich auch nicht viel Sinn machen. Das heißt natürlich nicht, dass man so etwas nicht in Materialforschungsexperimenten herausfinden sollte. So wie ich das sehe, ist die gesamte bemannte Raumfahrt und einiges der unbemannten nichts anderes als Grundlagenforschung, und diese ist nun einmal dadurch gekennzeichnet, dass es lange dauert, womöglich ziemlich teuer ist und kein Mensch sagen kann, ob am Ende irgendetwas sinnvolles herauskommt. Die Schmelzexperimente auf der ISS bringen direkt für die Produktion am Boden auch nichts, weil man hier nun einmal keine Mikrogravitation herstellen. Trotzdem führt man sie durch und hofft, nützliche Erkenntnisse zu gewinnen. Also, ausprobieren kann man so einiges. Nur versprechen sollte man sich nicht allzuviel.
« Letzte Änderung: 17. Januar 2011, 09:25:56 von Ruhri »

Offline Collins

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #72 am: 17. Januar 2011, 09:00:48 »
Jetzt rate mal warum sie auf/von der ISS immer das Wort Grundlagenforschung verwenden.

Mfg Collins
Zeige mir einen Helden und ich zeige dir eine Tragödie dazu
Wir sind alle sehr unwissend, aber bei jedem ist es etwas anderes, was er nicht weiß. Albert Einstein.

Offline Ruhri

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #73 am: 17. Januar 2011, 09:31:32 »
Sicherlich, und selbst die bereits betriebene Wasserrückgewinnung oder das geplante VASIMR-Triebwerk sind in erster Linie Forschungsprojekte. Den praktischen Nutzen, wenn es denn funktioniert, nimmt man so nebenher mit.

Der reale Fortschritt in der Raumfahrt ist eben bei weitem nicht so schnell oder so weit entwickelt, wie man es nach Genuss verschiedener Science Fiction-Produkte erwarten möchte.

In einem anderen Zusammenhang hatte ich auch schon einmal darauf hingewiesen, dass Forschung, die in einer Einrichtung wie der ISS betrieben wird, sich womöglich erst Jahre nach deren Stilllegung in Heller und Pfennig auszahlen mag. Der Fortschritt ist zuweilen eine Schnecke...
« Letzte Änderung: 17. Januar 2011, 20:11:41 von Ruhri »

Offline Collins

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Re: Entwicklung in situ-Produktionstechniken
« Antwort #74 am: 17. Januar 2011, 19:02:12 »
Der Fortschritt ist zuweilen eine Schnecke...

Wirklich so Schnell?  ;D

Collins
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Wir sind alle sehr unwissend, aber bei jedem ist es etwas anderes, was er nicht weiß. Albert Einstein.