3DCeram hat sich für die Lieferung von 3D-gedruckten Keramikteilen für das Weltraumantriebssystem von ThrustMe entschieden

Das französische OEM- und Servicebüro für 3D-Druck 3DCeram wurde als offizieller Lieferant des französischen Herstellers von Raumfahrtantrieben ThrustMe ausgewählt.

ThrustMe wird nun versuchen, die Expertise von 3DCeram in der additiven Keramikfertigung zu nutzen und das Potenzial keramischer Materialien in Luft- und Raumfahrtanwendungen auszuschöpfen. Der 3D-gedruckte Keramikansatz von ThrustMe zielt darauf ab, die Einschränkungen traditioneller Herstellungsmaterialien und -techniken zu überwinden. Das Unternehmen behauptet, dass Keramik eine kompaktere, effizientere und zuverlässigere Lösung als die herkömmliche Fertigung bietet.

„Bei 3DCeram sind wir stolz auf unsere Zusammenarbeit mit ThrustMe, da 3D-gedruckte Keramikkomponenten erfolgreich in den Weltraum geschickt wurden, was einen bedeutenden Meilenstein in der Anwendung der additiven Fertigung darstellt“, kommentierte 3DCeram-Vertriebsmitarbeiter Arnaud Roux.

„Es markiert eine neue Ära, in der komplexe und kundenspezifische Teile effizient hergestellt werden können und dabei die herkömmlichen Fertigungsbeschränkungen überwunden werden“, fuhr Roux fort. „Dieser bedeutende Fortschritt bestätigt nicht nur die Machbarkeit des 3D-Drucks als Produktionswerkzeug, sondern inspiriert uns auch, weiter zu gehen und die enormen Möglichkeiten zu erschließen, die vor uns liegen.“

ThrustMe übernimmt die additive Fertigung

ThrustMe wurde 2017 gegründet und hat sich bereits als einer der Hauptakteure im New Space-Sektor etabliert, der auf die Miniaturisierung elektrischer Antriebssysteme spezialisiert ist.

Die „New Space“-Ära bezieht sich auf die jüngsten Entwicklungen und Fortschritte in der Raumfahrtindustrie, die von privaten Unternehmen vorangetrieben werden. Laut Elena Zorzolli Rossi, Produktmanagerin von ThrustMe, wird diese zunehmende Kommerzialisierung des Weltraums durch schnelle technologische Fortschritte vorangetrieben. Zorzolli Rossi behauptet, dass Unternehmen mehr Risiken eingehen, schnell iterieren und mit neuen Ideen experimentieren müssen, um die Entwicklungen in der Raumfahrtindustrie voranzutreiben. „Die gesamte Produktionskette muss darauf vorbereitet sein, die New Space-Kosten oder Vorlaufzeiten einzuhalten“, fügte Zorzolli Rossi hinzu

Im Jahr 2020 führte ThrustMe die weltweit erste erfolgreiche Demonstration eines jodbetriebenen elektrischen Antriebssystems im Weltraum durch. ThrustMe beliefert nun hauptsächlich große Satellitenkonstellationen und hat eine neue Produktionsanlage eröffnet, die 365 Produkte pro Jahr produzieren kann.

Laut Zorzolli Rossi hat sich das Unternehmen nach einem umfangreichen Forschungsprozess für die Einführung des 3D-Drucks zur Herstellung bestimmter Teile in seinen Triebwerken entschieden. Es wurden eine Reihe von Faktoren identifiziert, die die additive Fertigung gegenüber herkömmlichen Fertigungsmethoden hervorheben.

„In erster Linie erfordert die Raumfahrtindustrie häufig die Herstellung komplexer Formen, die mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden nicht einfach zu erreichen sind“, erklärte Zorzolli Rossi. „Bei ThrustMe sprechen wir nicht nur über die Komplexität, sondern auch über die Miniaturisierung, eine entscheidende Anforderung bei der Entwicklung unserer Produkte. In solchen Fällen bietet der 3D-Druck eine transformative Lösung, indem er die Erstellung spezifischer Designs mit der von uns benötigten Präzision ermöglicht.“

Darüber hinaus erwies sich die Vielseitigkeit des 3D-Drucks als entscheidender Vorteil, der es dem Unternehmen ermöglichte, Entwürfe schnell zu iterieren und zu verfeinern, ohne dass nennenswerte Kosten oder Vorlaufzeiten anfielen.

„Traditionelle Herstellungsprozesse erfordern oft die Herstellung von Formen oder Werkzeugen, was zeitaufwändig und teuer sein kann“, erklärte Zorzolli Rossi. „Mit dem 3D-Druck können wir mit minimaler Rüstzeit schnell Prototypen herstellen und Designs iterieren, was einen agileren Entwicklungsprozess ermöglicht und unsere Markteinführungszeit verkürzt.“

Warum Keramik verwenden?

Laut Zorzolli Rossi wurden „mehrere Faktoren gründlich geprüft, bevor man sich für Keramik entschied.“

Die Entscheidung für die Verwendung von Keramik wurde durch „mehrere entscheidende Faktoren im Zusammenhang mit der rauen Weltraumumgebung wie Vakuum und extremen Temperaturbereichen sowie spezifischen Merkmalen des Jodplasma-Antriebssystems wie Energieflüsse von Elementarteilchen, Sekundäremission, intensives Sputtern und reaktive Ionen“ getroffen Radierung."

Letztendlich waren die Betriebsbedingungen, denen die Komponenten ausgesetzt sein würden, die entscheidende Überlegung, die diese Entscheidung beeinflusste. „Einige unserer Komponenten sind hohen Temperaturen in einer chemisch aktiven Plasmaumgebung ausgesetzt, was ein Material mit außergewöhnlicher Hitze- und Chemikalienbeständigkeit erfordert“, erklärte Zorzolli Ross. „Keramik erwies sich in dieser Hinsicht aufgrund ihrer bemerkenswerten thermischen und chemischen Stabilität als die am besten geeignete Option.“

Auch die weitreichende Wärmeleitfähigkeit von Keramik machte sie zu einer attraktiven Option. Tatsächlich sollen eine effiziente Wärmeübertragung und Wärmeisolierung für die Komponenten von ThrustMe von entscheidender Bedeutung sein. Dies trägt dazu bei, den Wärmefluss effektiv zu leiten und Überhitzung oder Unterkühlung zu verhindern. Keramik weist eine Vielzahl von Leitfähigkeitseigenschaften auf, die eine selektive Wärmeübertragung ermöglichen und eine optimale Leistung dieser Produkte gewährleisten.

Auch die elektrischen Eigenschaften von Keramik spielten bei der Materialauswahl von ThrustMe eine wichtige Rolle. „Unsere Komponenten erfordern ein Material, das Hochspannungsausfälle wirksam isolieren und vor ihnen schützen kann“, erklärte Zorzolli Ross. „Keramik verfügt über außergewöhnliche elektrische Isolationseigenschaften und ist daher die ideale Wahl, um unsere strengen Anforderungen in dieser Hinsicht zu erfüllen.“

Keramischer 3D-Druck für den Weltraum

Letztes Jahr gab die französische Raumfahrtbehörde bekannt, dass sie den Einsatz des keramischen 3D-Drucks zur Optimierung von Weltraumsubsystemen untersucht. Insbesondere untersuchten die Forscher, wie der 3D-Druck von Oxidkeramikmaterialien das Design wichtiger Subsysteme für den Weltraumantrieb verbessern könnte.

In der Studie wurde hervorgehoben, dass optimiertes Yttrium-Aluminium-Granat (YAG)-Xerogel beim 3D-Druck in komplexe Formen wünschenswerte Festigkeits- und Kriechfestigkeitseigenschaften bietet. So könnten 3D-gedruckte YAG-Keramiken als Grundlage für Metalllegierungen dienen, die in zukünftigen Turbinenschaufeln für die Erforschung des Weltraums verwendet werden.

Darüber hinaus beherbergt die Internationale Raumstation (ISS) eine Anlage zur additiven Keramikfertigung von Made In Space, das Turbine Ceramic Manufacturing Module (CMM). Dieses Modul enthält einen SLA-3D-Drucker, der verwendet wird, um die Machbarkeit der Herstellung einteiliger Keramikturbinenkomponenten in Mikrogravitationsumgebungen zu demonstrieren. Dies soll der erste SLA-3D-Drucker gewesen sein, der im Orbit betrieben wurde.

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Alex ist Technologiejournalist bei 3D Printing Industry und recherchiert und schreibt gerne Artikel zu einer Vielzahl von Themen. Er besitzt einen BA in Militärgeschichte und einen MA in Kriegsgeschichte und hat ein großes Interesse an additiven Fertigungsanwendungen in der Verteidigungs- und Luft- und Raumfahrtindustrie.