Der führende Anbieter von 3D-Drucklösungen, Stratasys (Nasdaq: SSYS), gab heute bekannt, dass seine industrietaugliche FDM-3D-Drucktechnologie verwendet wird, um zertifizierte 3D-Druckteile für den Einsatz auf der Internationalen Raumstation (ISS) herzustellen. Im Rahmen eines bilateralen Ad-hoc-Abkommens zwischen der italienischen Weltraumbehörde (ASI) und der russischen Weltraumbehörde "Roscosmos" hat das italienische staatliche Forschungszentrum Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN - Nationales Institut für Kernphysik) seinen Stratasys Fortus 450mc FDM 3D-Drucker zur Herstellung der gesamten mechanischen Struktur eines ersten kosmischen UV-Teleskops seiner Art, das sich derzeit an Bord der ISS befindet, eingesetzt. Die Realisierung erfolgte unter der Koordination der italienischen Weltraumbehörde.

Das Teleskop mit dem Namen "Mini-EUSO" (Multiwavelength Imaging New Instrument for the Extreme Universe Space Observatory), das zur Untersuchung der terrestrischen und kosmischen UV-Emissionen der ISS entwickelt wurde, wurde vor kurzem an Bord einer Sojus-Rakete ins All geschossen und erfolgreich auf einem der Erde zugewandten Fenster des russischen Zvezda-Moduls der ISS platziert.
"Mit einer Umlaufdauer von etwa 90 Minuten zeichnet Mini-EUSO alle Objekte und Ereignisse im Weltraum und in der Atmosphäre in Sichtweite auf, einschließlich der UV-Emissionen von Nachterde, vorübergehender Lichterscheinungen, Meteore, Weltraummüll und mehr", erklärt Marco Ricci, leitender Forscher bei den Laboratori Nazionali di Frascati INFN und INFN-Ländermanager für Zusammenarbeit EUSO SPB2 Italia. "Das endgültige wissenschaftliche Ziel ist die Erstellung einer hochauflösenden Karte der Erde im UV-Bereich (300-400 nm), die die Forschung über die kosmische Strahlung erheblich voranbringen, aber auch als wichtiges Experiment für künftige Weltraummissionen dienen soll".
"Durch den Einsatz des Stratasys FDM-3D-Drucks während der gesamten Produktion der mechanischen Struktur des Mini-EUSO konnten wir die Gesamtkosten des Projekts um den Faktor zehn senken und gleichzeitig etwa ein ganzes Jahr Entwicklungszeit einsparen. Es ist ein unglaubliches Ergebnis für uns, das ich, wie ich sagen muss, nie vom 3D-Druck erwartet hätte", sagt er.
Die Herstellung der mechanischen Struktur von Mini-EUSO stellte mehrere Herausforderungen dar. Vor allem brauchte das Team ein Material, das die strengen Zertifizierungsanforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie und der ISS erfüllt und gleichzeitig den mechanischen Belastungen und Vibrationen eines Raketenstarts standhält.
"Wir untersuchten zahlreiche Möglichkeiten, wie wir die erwartete Leistung erreichen und gleichzeitig die Materialzertifizierung erfüllen konnten. Wir haben sogar einen vollständigen Prototyp aus Aluminium gebaut, einem der gängigsten Materialien für die Luft- und Raumfahrt. Aber die Ergebnisse waren weit von den Erwartungen entfernt - die Struktur war zu schwer und bot nicht die erforderliche Isolierung für die elektrischen Ströme im Inneren", erklärt Tommaso Napolitano, Leiter der Abteilung für mechanische Konstruktion und Bau am INFN, Laboratori Nazionali di Frascati, Rom.
"Daraufhin wandten wir uns an unseren Fortus 450mc 3D-Drucker und stellten fest, dass das ULTEM™ 9085 Harz die perfekte Alternative bot. Das Material ist nicht nur extrem haltbar, sondern auch leicht. Und was entscheidend ist, es bietet auch außergewöhnliche Isolierungseigenschaften sowie eine hohe chemische und thermische Beständigkeit. Man kann mit Fug und Recht behaupten, dass wir ohne die Möglichkeit, die Mini-EUSO-Struktur in dieses Material zu drucken, die Sicherheits- und Gewichtsbeschränkungen der ISS nicht erfüllt hätten".
Das Mini-EUSO-Projekt, das von ASI koordiniert und finanziert wird, wurde von der JEM EUSO Collaboration (Joint Experiment Missions - Extreme Universe Space Observatory) entwickelt, einem breiteren internationalen Programm, das Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Polen, Russland, die Slowakei, Schweden, die Schweiz und die Vereinigten Staaten umfasst. Ziel der Initiative ist es, den Ursprung und die Natur der ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung aus dem Weltraum zu erforschen. Das 3D-gedruckte Mini-EUSO-Teleskop wird in den nächsten drei Jahren auf der ISS bleiben.
"Wir sind jetzt dabei, die ersten von Mini-EUSO aufgezeichneten Daten zu analysieren, und die Ergebnisse sind sehr vielversprechend. Aus der Sicht eines Forschers bin ich sehr stolz auf die Art und Weise, wie das Projekt durchgeführt wurde, und bin sehr begeistert von den Ergebnissen. Für mich ist jetzt klar, wie der 3D-Druck wesentlich zum künftigen Erfolg und technologischen Fortschritt der wissenschaftlichen Forschung beitragen kann", schließt Ricci.
INFN ist ein Forschungsinstitut der italienischen Regierung, dessen Aufgabe es ist, die wissenschaftliche Forschung in der Kern-, Subkern- und Astroteilchenphysik zu fördern, zu koordinieren und durchzuführen. Der Zweig Laboratori Nazionali di Frascati (LNF) ist eines der vier nationalen Forschungszentren des INFN, das im Rahmen seiner Forschungsaktivitäten auch mit großen italienischen Universitäten zusammenarbeitet. Am LNF verfügt das Team für seine Produktionsarbeit über mehrere Stratasys FDM-3D-Drucker, von denen der jüngste ein zusätzlicher Fortus 450mc von Stratasys' lokalem Partner, CAD Manager, Teil der Energy Group, ist. Darüber hinaus hat das Team vor kurzem zum ersten Mal den PolyJet 3D-Druck eingeführt, um seine Konstruktionsarbeit weiter voranzutreiben.
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