Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

NASA erstellt 3D-Objekte mittels Elektronenstrahl

30.09.2009
Verfahren könnte in naher Zukunft im Flugzeugbau Verwendung finden

Forscher des Langley Research Center der NASA haben eine Methode entwickelt, welche die automatische Erstellung von 3D-Objekten ermöglicht. Materialien wie Aluminium werden dabei mithilfe eines Elektronenstrahls geschmolzen und Schicht für Schicht zu einem beliebigen 3D-Objekt zusammengefügt.

Dabei verspricht die Technik namens Electron Beam Freeform Fabrication (EBF3) vor allem enorme Material- und Kosteneinsparungen gegenüber herkömmlichen Methoden zur Herstellung von Metallteilen. Mittelfristig sollen mit dem Elektronenstrahl und geschmolzenen Materialien hergestellte Bauteile beispielsweise im Flugzeugbau, später auch in der Raumfahrt Verwendung finden. "Es beginnt mit einem dreidimensionalen Computermodell. Dann drückt man auf einen Knopf und heraus kommt das gewünschte Teil", erklärt Karen Taminger, die technische Verantwortliche bei dem Projekt.

Auf den ersten Blick erinnert die neue NASA-Technik an den Replikator aus Star Trek, der der Mannschaft in ihren Quartieren zur Verfügung steht und auf Wunsch alle erdenklichen Speisen quasi aus dem Nichts herstellt. In der Realität arbeitet EBF3 in einem luftleeren Raum, wo der Elektronenstrahl auf eine konstante Metallquelle fokussiert wird. Das Metall schmilzt und wird dann - Schicht für Schicht - den zugrunde liegenden 3D-Skizzen entsprechend aufgetragen. Dadurch ist die Technologie im Vergleich zu ihrem Science-Fiction-Pendant zwar limitiert, einige Einsatzgebiete sieht man bei der NASA aber dennoch schon. Im Flugzeugbau und auch in der Raumfahrt würden sich interessante neue Möglichkeiten eröffnen. Taminger zufolge dürfte die kommerzielle Nutzung von EBF3 nicht mehr lange auf sich warten lassen. Das System sei bereits erfolgreich getestet worden und binnen einiger Jahre könnten bereits erste Flugzeuge mit im Elektronenstrahl-Verfahren hergestellten Teilen ausgestattet sein.

Die Herstellung von 3D-Objekten durch das schichtweise Auftragen von Materialien ist indes nichts neues. So kamen beispielsweise schon im vergangenen Jahr 3D-Drucker, die Modelle mithilfe von Papier und Kleber druckten. Kürzlich sorgten auch Forscher der University of Washington für Aufsehen, denen es gelang, Glas als zugrundeliegendes Material für den 3D-Druck zu verwenden (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/090925016/). Bei bisherigen 3D-Druckern kommt in der Regel ein Materialpulver in Kombination mit einem flüssigen Bindemittel zum Einsatz, womit sich das Verfahren von der EBF3-Methode unterscheidet, die auf geschmolzenes Material setzt.

Damit Objekte tatsächlich mit der Neuentwicklung der NASA hergestellt werden können, müssen sie allerdings zwei Voraussetzungen erfüllen. Zum einen muss ein detailliertes 3D-Modell vorhanden sein, das das gewünschte Objekt in Schichten aufteilt und so Anhaltspunkte liefert, an welchen Stellen wie viel geschmolzenes Material aufgetragen werden muss. Zum anderen muss auch das für den Bau des Objekts vorgesehene Material kompatibel mit dem Elektronenstrahl sein. Es muss durch den Energiestrahl in eine flüssige Form gebracht werden können. Ideal sind somit beispielsweise Metalle wie Aluminium. EBF3 kann dabei sogar auf zwei verschiedene Materialquellen gleichzeitig zugreifen und so beispielsweise Gegenstände mit besonderen Legierungen herstellen. Sind die Voraussetzungen erfüllt, steht der Herstellung von Metallteilen in dem neuen Verfahren nichts mehr im Wege. Dadurch eröffnen sich auch einige Vorteile. Normalerweise würde ein Flugzeugbauer mit einem 2,7 Tonnen schweren Metallblock anfangen und aus ihm das gewünschte 140-Kilo-Teil herstellen, heißt es vonseiten der NASA. Der Rest wäre Abfall, müsste recycled werden. "Mit EBF3 kann man das gleiche Teil mit nur 160 Kilo Materialaufwand herstellen. Und auch der Stromverbrauch für die Herstellung des Teils wäre geringer", so Taminger.

Der nächste Schritt nach den bereits erfolgreich durchgeführten Tests auf der Erde sei nun, das System in der Schwerelosigkeit und langfristig auch im All zu testen. Zunächst wird EBF3 in Parabelflügen, später auf der Internationalen Raumstation ISS erprobt werden. Langfristig könnte das System beispielsweise auch bei Mond-Missionen Anwendung finden. Astronauten könnten aus auf dem Erdtrabanten verfügbaren Rohstoffen oder alten, eingeschmolzenen Raumfahrzeugen auf diese Weise Ersatzteile selber herstellen und wären nicht mehr auf Versorgungsflüge von der Erde angewiesen.

Dominik Erlinger | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://www.nasa.gov

Weitere Berichte zu: 3D-Objekt ALUMINIUM EBF3 Elektronenstrahl Flugzeugbau Metallteile NASA Raumfahrt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Neues Testverfahren für Photovoltaikwafer als DIN SPEC
26.06.2017 | Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig

nachricht Ausweg aus dem Chrom-Verbot
30.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen

27.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wave Trophy 2017: Doppelsieg für die beiden Teams von Phoenix Contact

27.06.2017 | Unternehmensmeldung

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie