Vom Mond zur Stadt:Wie die Mondgittertechnologie den Erdbau verändert

Branch 3D druckt Gitterstrukturen, die gefüllt oder hohl gelassen werden können, um einzigartige Bauteile zu schaffen, wie diese von Vorhängen inspirierten Wandpaneele für das W Hotel in Hollywood. (Bild:Branch Technology Inc.)

Ein innovatives 3D-Druckverfahren, das den Ansatz der NASA zur Ausstattung eines Mondlebensraums weiterentwickelt hat, macht Gebäude auf der Erde schön, effizient und stabil.

Anstatt ein Objekt Schicht für Schicht aufzubauen, hat Branch Technology Inc. das sogenannte Freeform 3D-Drucken entwickelt, das Formen mit leichten Gitterstrukturen erzeugt, die gefüllt oder abgedeckt werden können. Das Unternehmen nutzt die Technik, um optisch interessante, modulare Bauelemente wie Wandpaneele und Verkleidungen herzustellen.

„Unser Verfahren eliminiert eine Menge Material von etwas, das andernfalls vollständig durchgedruckt wäre“, sagte David Goodloe, der das Advanced Concepts-Team des in Chattanooga, Tennessee, ansässigen Unternehmens leitet, das die NASA-Kooperationen des Unternehmens verwaltet.

Im Jahr 2017 gewann Branch Phase II der 3D Printed Habitat Challenge, einem NASA Centennial Challenges-Wettbewerb zum Bau eines 3D-gedruckten Lebensraums für die Erforschung des Weltraums.

„Durch den Gewinn dieser Herausforderung haben wir tatsächlich unseren ersten institutionellen Investor kennengelernt“, sagte Goodloe.

Das 3D-Druckverfahren von Branch ermöglicht die Erstellung optisch interessanter Gebäudeteile, wie beispielsweise der Fassade dieser Bank in Chattanooga, Tennessee. (Bild:Branch Technology Inc.)

„Brick &Mortar Investments mit Sitz im Silicon Valley, Kalifornien, hat miterlebt, wie dieses kleine, fortschrittliche Robotikteam aus Chattanooga diesen globalen NASA-Wettbewerb gewann“, sagte er. „Als sie von unserer Vision für den terrestrischen Bau hörten, investierten sie in das Unternehmen.“

In Zusammenarbeit mit dem Architekturbüro Foster + Partners und der Stanford University schloss Branch 2021 eine Kooperationsvereinbarung mit dem Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, um die Fertigung für die Besiedlung der Mondoberfläche zu prüfen. Bei diesem Projekt ging es um die Ausstattung eines Modellhabitats auf dem Mond mit autonom hergestellten Strukturen – Innenwänden, Werkzeugen, Leitungen, Möbeln und Komponenten.

Tracie Prater ist technische Managerin in der Habitat Systems Development Branch bei Marshall, die als Fachexpertin für die Centennial Challenge fungierte und auch mit Branch an der Kooperationsvereinbarung arbeitete.

„Bei der 3D-gedruckten Habitat-Challenge konzentrierten sich die Teams darauf, wie man eine große Habitatstruktur auf einer Planetenoberfläche aufbauen kann“, sagte sie. „Aber wenn diese Struktur erst einmal unter Druck steht und für die Besatzung bereit ist, wie bestückt man sie dann mit Systemen und Vorräten? Das ist es, was Branch im Rahmen der Kooperationsvereinbarung untersucht hat – was ihr On-Demand-Fertigungsprozess im Hinblick auf neuartige Designs für Innenausstattung ermöglicht.“

Laut Goodloe haben beide NASA-Projekte die Angebote von Branch beeinflusst. Die NASA-Parameter für die Mondbasis führten beispielsweise dazu, dass das Unternehmen seine Düsen in die Lage versetzte, sowohl seine charakteristischen Gitterstrukturen als auch traditionellere Schichten zu extrudieren. Branch nutzt diese doppelte Fähigkeit häufig – zum Beispiel bei seinen Wandpaneelen, bei denen traditionell bedruckte Abschnitte solide Untergründe für die Anbringung von Befestigungselementen bieten.

Die Arbeit von Branch an der Ausstattung eines von ihnen im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung mit dem Marshall Space Flight Center entwickelten Prototypen eines Lebensraums auf der Mondoberfläche (hier abgebildet) half dem Unternehmen bei der Weiterentwicklung seiner Druckprozesse. (Bild:Branch Technology Inc.)

Die Polymere, die Branch extrudiert, wurden durch seine materialwissenschaftlichen Forschungen für die Habitat Challenge informiert, bei denen es darum ging, Druckmaterialien aus Staub und Steinen herzustellen, die man auf der Marsoberfläche findet, sowie aus wiederverwertbaren Materialien der Mission. Branch entwickelte einen mit Basaltfasern verstärkten Kunststoff und entwickelte daraufhin ein optimales Laderezept für seine terrestrischen „Tinten“.

Das Unternehmen arbeitet derzeit an einem Small Business Innovation Research-Projekt der NASA, um herauszufinden, ob seine Freeform-3D-Drucktechnologie einen 50-Meter-Turm auf dem Mond bauen könnte. Branch baute außerdem eine maßstabsgetreue Nachbildung des Space Shuttles und eine mit Kratern übersäte Mondoberflächenfassade für das Space Camp-Gebäude im U.S. Space and Rocket Center, ebenfalls in Huntsville.

Zu den weiteren Projekten von Branch gehören eine 50 Fuß lange, von Vorhängen inspirierte Wand für das W Hotel in Hollywood, Kunstinstallationen sowie Innen- und Außenbereiche von Gebäuden. Die Analyse des Unternehmens einer Hochhausfassade, die ursprünglich für Betonfertigteile vorgesehen war, ergab, dass die Paneele von Branch 34 Millionen Pfund leichter wären, 49-mal mehr Isolierung bieten und für die Installation keine Fachkräfte oder Kranzeit erfordern würden.

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