OHB goes 3D-Printing

OHB Redaktionsteam
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von OHB Redaktionsteam, OHB SE

Wenn bei der Mission auf der Internationalen Raumstation ISS eine Reparatur nötig ist und das passende Werkzeug fehlt, kann es für die Arbeit von Alexander Gerst auf der Raumstation schon mal schwierig werden. Gut, dass es die 3D-Druck-Technologie gibt. Noch besser, dass OHB an vielen für die Raumfahrt relevanten 3D-Druck Projekten führend beteiligt ist. So bekommt auch Alexander Gerst bei Bedarf seine Hilfsmittel aus dem Drucker ausgespuckt oder holt sich Ersatzteile vielleicht künftig auf einer Mondbasis ab. Doch nicht nur bei der Fertigung von Ersatzteilen für die internationale Raumstation, auch beim 3D-Druck von Satellitenkomponenten und dem Druck von lebendem Gewebe (man stelle sich vor, Alexander Gerst verletzt sich im All und benötigt ein Implantat) sind die Experten von OHB an vorderster Front dabei.

Da Amazon noch nicht zur ISS liefert, ist es im All natürlich schwierig an nötige Ersatzteile zu gelangen. Daher arbeitet das Team rund um Dr. Marco Berg (Leiter Astronautische Raumfahrt und Exploration) seit über 3 Jahren intensiv an dem Thema „Drucken im Weltraum“ und der Anpassung von Technologien an die Anforderungen der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Das Projekt MELT (Manufacturing of Experimental Layer Technology) zielt darauf ab, die ISS als Testumgebung für die Erprobung und den Betrieb eines Druckers zu nutzen, der in der Lage ist, hochleistungsfähige Teile aus polymeren technischen Werkstoffen herzustellen. An dem Projekt arbeiten neben der OHB System AG auch Sonaca Space (Deutschland), Active Space Technologies SA (Portugal) und der Desktop-3D-Druckerhersteller BEEVERYCREATIVE (Portugal). „Im Rahmen von MELT ist OHB für die Identifizierung der zu druckenden funktionellen und mechanischen Komponenten, deren Prüfung und die Anpassung des Druckers an die Sicherheitsanforderungen einer bemannten Umgebung verantwortlich“, sagt Dr. Marco Berg, Leiter Astronautische Raumfahrt und Exploration.

Als Vorratslager und Weltalldruckerei für künftige Missionen eignet sich natürlich der Mond. Daher hat die ESA ein Konsortium bestehend aus Comex, der Liquifer Systems Group, der Sonaca Space GmbH unter der Koordination der OHB System AG mit einer Studie zur Konzeption einer Mondbasis mit 3D-Drucktechnologien beauftragt. Das Projekt nennt sich URBAN und hat konkret die Aufgabe, die Machbarkeit und den Implementierungsaufwand für den möglichen Einsatz des 3D-Drucks beim Bau, Ausbau und Unterhalt einer Mondbasis zu bewerten. Den aktuellen Projektstand hat das Projektteam kürzlich (18. Juni 2018) bei der ESA ESTEC vorgestellt. Das Projekt wird auch im Oktober auf dem IAC2018 in Bremen vorgestellt und ist für das Global Network Forum ausgewählt.

Dabei müssen die Belastungen beim Start sowie beim Betrieb im Weltall einbezogen werden.

Dr. Marco Mulser, Technologiekoordinator Additive Manufacturing

Und die Aktivitäten der OHBler erstrecken sich noch weiter: Eine AM-Task Force beschäftigt sich aktuell mit dem 3D-Druck von Satellitenstrukturen. Dafür werden entweder die Leichtmetalle Aluminium und Titan oder metallbeschichtete Hochleistungspolymere eingesetzt. „Der Part von OHB besteht vor allem darin, das Design der Satellitenstrukturen so anzupassen, dass sie sich drucken lassen. Dabei müssen die Belastungen beim Start sowie beim Betrieb im Weltall einbezogen werden. Anschließend wird die Qualifikation 3D gedruckter Bauteile auf den Weg gebracht“, sagt Dr. Marco Mulser, Technologiekoordinator Additive Manufacturing.

Der 3D-Druck, auch Additive Manufacturing (AM) genannt, hat für die Raumfahrt eine Reihe von nachhaltigen Vorteilen zu bieten. Zu diesen Vorteilen gehört in erster Linie die Möglichkeit, völlig neue Geometrien herzustellen, die durch die bisherigen Fertigungsverfahren nicht möglich sind. So lassen sich Leichtbauteile herstellen, die optimal auf die besonderen Belastungen beim Transport in den Weltraum abgestimmt sind. Durch eine bessere Materialausnutzung während der Fertigung und die Möglichkeit, Bauteile aus dem 3D-Drucker nach Bedarf zu erstellen, werden zudem Lieferzeiten und notwendige Lagerkapazitäten reduziert.

Ein Teleskop zur Messung der Ozonschicht aus dem 3D-Drucker 

In einem aktuellen Projekt unter der Leitung von Markus Thiel, Leiter Mechanismen und Produkte, befasst sich ein Konsortium aus OHB, TNO, Fraunhofer IFAM, IABG, SRON und Materialise mit dem Druck eines optomechanischen Instruments, konkret: ein mit zwei Spiegeln ausgestattetes  Teleskop zur Messung der Ozonschicht. Durch den Druckprozess wurde die Anzahl zu montierender Einzelteile reduziert und gleichzeitig die Masse des Teleskops auf ca. 30% der ursprünglichen Masse verringert.  Die Ergebnisse der bisherigen Arbeit hat das Projektteam kürzlich auf der European Conference on Spacecraft Structures, Materials and Environmental Testing – ECSSMET2018 vorgestellt. Und es geht noch weiter: OHB ist gerade in mehreren Projekten dabei den Design- und Qualifikationsprozess weiter zu verbessern, um vermehrt 3D gedruckte Bauteile auf zukünftigen OHB-Missionen einzusetzen.

Mit dem 3D-Biodruck wird aus lebendem Gewebe ein Implantat 

Satellitenkomponenten aus Metall, Werkzeuge aus Kunststoff – okay … aber dass lebendes Gewebe aus dem 3D-Drucker kommt, klingt schon ziemlich spooky. Dabei ist die Forschung längst soweit, beispielsweise aus Stammzellen oder Knorpelgewebe biokompatible Implantate zu gewinnen. Aktuell arbeitet die Abteilung Life Science um Dr. Klaus Slenzka an einer Studie aus dem General Studies Programm der ESA (European Space Agency) für den 3D-Druck von lebendem Gewebe für den Weltraum. Dr. Klaus Slenzka, Leiter Life Science, ist sehr stolz darauf, das innovative Projekt für OHB SE als Hauptauftragnehmer und in Zusammenarbeit mit der TU Dresden sowie der Life Science Tochter Blue Horizon Sàrl an Bord geholt zu haben. „Mit dem 3D-Biodruck werden aus menschlichem Gewebe wie beispielsweise Stammzellen oder Knorpelgewebe biokompatible Implantate gewonnen“, sagt Dr. Klaus Slenzka. Der Schwerpunkt der ESA-Studie liegt auf dem 3D-Biodruck von Knochen und Haut, die in der regenerativen Medizin anwendbar sind. „Verletzt sich ein Astronaut auf einer Weltraumexploration, ist es sicher bald möglich, vor Ort ein Implantat aus dem 3D-Biodrucker zu ziehen“, sagt Slenzka. Am Ende der zwölfmonatigen Studie wird die Forschungsgruppe der ESA eine 3D-Gewebeprobe abgeben.

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