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3D-Druck im Weltraum

Steckbrief

Was wurde benötigt: leichte und wartungsfreie Bauteile für einen 3D-Drucker, der im Weltraum Ersatzteile wie Antennen oder Strukturen für Solarpanele drucken kann
Anforderungen: leicht, ausfallsicher und auch in Schwerelosigkeit einsetzbar
Material: drylin SAW-Linearachsen, eine robolink Drehachse mit einem Polymer-Schneckengetriebe und eine Energieführung
Branche: Raumfahrt
Erfolg für den Kunden: Mithilfe des 3D-Druckers konnte das Herstellungsverfahren erfolgreich auf Parabelflügen getestet werden.

Die wartungsfreien drylin SAW-Linearachsen sind das zentrale Element des 3D-Druckers.

Linearantrieb SAW

Damit der Druckkopf auch gedreht werden kann, kommt eine robolink D-Drehachse mit Schneckengetriebe zum Einsatz.

Getriebe von igus

igus unterstützt Schüler- und Studentenprojekte mit kostenlosen Mustern, Sponsorings und Beratungen.

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Problem

Der derzeitige Prozess, um Geräte in den Weltraum zu transportieren, ist recht ineffizient und teuer. Denn die Strukturteile sind in erster Linie dafür ausgelegt, den hohen Belastungen während der Startphase eines Raumfahrzeugs standzuhalten. Für die spätere Betriebsdauer sind diese Strukturen jedoch überdimensioniert. Aufgrund der hohen Kosten und des begrenzten Platzes auf einer Trägerrakete sind alternative Lösungen gefragt. Das Münchener Studententeam AIMIS-FYT nahm sich der Problematik an und arbeitet im Rahmen ihres Studienganges der Luft- und Raumfahrtechnik an einem 3D-Druckverfahren für die kostengünstige Fertigung im Weltraum. Dazu setzen die Studenten auf photoreaktives Harz und UV-Licht, was das Harz erhärtet. Für experimentelle Tests des Verfahrens in der Schwerelosigkeit musste ein 3D-Drucker konstruiert und gebaut werden.

Lösung

Die Münchener nutzen für ihr 3D-Druck-Verfahren die Schwerelosigkeit des Weltraums. Anstatt Schicht für Schicht zu drucken, werden die Teile mithilfe der dreidimensionalen Bewegung des Druckkopfes in einem schwerelosen Zustand erstellt. Das sogenannte In-Situ-Manufacturing sorgt bei den Bauteilen für eine enorme Gewichtsreduktion und Materialeinsparungen. Für die Antriebstechnik des 3D-Druckers setzten die jungen Ingenieure auf drei drylin SAW-Linearachsen der Serie 1040 sowie für die Bewegung des Druckkopfes auf ein robolink Getriebe. Die drylin SAW-Achsen konnten vor allem durch ihr geringes Gewicht und ihre Wartungsfreiheit überzeugen. Damit der Druckfaden auch gedreht werden kann, wurde eine kompakte robolink D-Drehachse mit Schneckengetriebe in den Drucker eingesetzt. Damit auch die Leitungen am Drucker sicher geschützt sind, kommt eine Energiekette der Serie easychain zum Einsatz. „Bei der Auswahl der richtigen Kette hat uns der e-ketten Experte geholfen. Hier mussten wir alle Parameter unserer Anwendung eingeben und erhielten direkt eine praktische Übersicht aller möglichen Energieketten sowie deren Lebensdauer in unserer Anwendung“.

young engineers support von igus fördert innovative Projekte

Projekte wie AIMIS-FYT fördert igus im Rahmen des young engineers support (yes). Mit der Hochschulinitiative möchte igus Schüler, Studenten und Dozenten mit kostenlosen Mustern, Hochschulrabatten und Sponsoring sowie bei der Entwicklung innovativer Projekte unterstützen.