Revolutionäres On-Orbit Robot-Assisted Additive Manufacturing Verfahren

Die Luft- und Raumfahrt-Robotikbranche verlangt extreme Präzision für strikte Toleranzen, Sicherheitsstandards und Mikromanipulationsbedarf. Mecademics Luft- und Raumfahrt-Kunden – von NASAs Johnson Space Center bis zu Raketenfertigungsführern – profitieren von unübertroffener Präzision bei der Automatisierung mit unserem Meca500-Roboterarm. Der Meca500 wird häufig für Montage empfindlicher Luft- und Raumfahrtelektronik, Qualitätsinspektionen und Tests, Präzisionsbearbeitung kleiner Komponenten und sogar Mikromanipulation extraterrestrischer Materialien eingesetzt.

Mit 5 µm Wiederholgenauigkeit garantiert der Roboter, dass jede Aufgabe zuverlässig, identisch und in gleichem Tempo ausgeführt wird. Statten Sie die Roboter mit Visionssystemen und Sensoren für zusätzliche Präzision bei hohen Arbeitsraten aus.

Neue Forschung zu roboterassistiertem additivem Manufacturing

Die Fähigkeit, Strukturen on-demand im Weltraum zu drucken, ist zur Notwendigkeit für erfolgreiche Weltraumforschung geworden. NASA, SpaceX, Boeing und andere drucken bereits hunderte Teile und erforschen innovative Wege der additiven Technologie.

In diesem neuen Forschungsartikel bewerteten die Autoren einen neuartigen Weg, solche funktionalen Strukturen im Weltraum zu fertigen – mit dem Meca500.

Sie untersuchten zwei Methoden zur Fertigung großer Strukturen mittels eines robotischen Free-Flyers auf einem Luftlagertisch:

1. Extrudieren während der Free-Flyer bewegt wird; und
2. Aufteilen der großen Struktur in Segmente zum Drucken und Zusammenbauen.

Aus dem Paper „Feasibility Study of Large-Format, Freeform 3D Printing for On-Orbit Additive Manufacturing“:

„Großformatiges On-Orbit Additive Manufacturing (AM) und Assembly wird als modularer, ressourcenschonender Ansatz betrachtet, um permanente menschliche Präsenz im Weltraum zu ermöglichen.

Um dies zu realisieren, wurde ein neuartiger AM-Ansatz entwickelt, um große, funktionale Strukturen im Weltraum freeform zu fertigen. Die Kombination aus der Reichweite eines free-flying CubeSat mit einem kollaborativen Roboterarm [dem Meca500] und einem 3D-Drucker ermöglicht die Herstellung großer, supportfreier thermoplastischer Strukturen jenseits der Größe des Setups selbst.

Die kontinuierliche Druckmethode lieferte konsistente Ergebnisse für eine einzelne Materiallinie. Mit dem segmentierten Druckansatz war es möglich, eine Fachwerkstruktur mit über 700 mm Länge zu drucken. Die Abhängigkeit der supportfreien Druckmethode vom Gravitationsvektor wurde untersucht – visuell zeigten sich keine Unterschiede zwischen Druck in −1 g und 1 g. Daher wird postuliert, dass die Methode unabhängig von der Gravitationsrichtung nutzbar ist – also auch in Mikrogravitation.

Wir haben somit die Machbarkeit eines kleinen Raumfahrzeugs demonstriert, supportfreie Strukturen größer als sich selbst mittels Roboterarm mit 3D-Druckkopf-Endeffektor zu fertigen. Ein solches Raumfahrzeug würde supportfreien 3D-Druck von Strukturen mit unbegrenzten Dimensionen ermöglichen und mehr Flexibilität bieten als die von anderen vorgeschlagenen Fachwerk-Fertigungsmaschinen.“

Bilder und Studie © der Studienautoren:
D. Jonckers*, O. Tauscher*, E. Stoll†, and A. Thakur*‡

*Institute of Space Systems, Technical University Braunschweig, Braunschweig, Germany
†Institute for Space Technology, Technical University Berlin, Berlin, Germany
‡Corresponding author: aditya.thakur@tu-braunschweig.de

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