Fly Your Thesis

Kann man in der Schwerelosigkeit dreidimensional drucken? Schwer vorstellbar, wenn die Pulverteilchen wie in einer Schneekugel durch den Raum wirbeln. Auf Parabelflügen im Programm Fly Your Thesis von ESA Education wird ein neues 3D-Druck-Verfahren getestet, das unter Beteiligung von zwei Studenten der TH Köln entwickelt wurde.

In der Theorie hat Olfa Lopez, Doktorandin am Institut für Materialphysik im Weltraum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), eine Lösung gefunden für ein 3D-Pulverdruckverfahren im All. Diese neue Methode orientiert sich verfahrenstechnisch am Selektiven Lasersintern, stellt jedoch in ihrer Umsetzung einen neuwertigen Lösungsansatz dar. Doch funktioniert sie auch? Das wird sie gemeinsam mit ihrem Team in den nächsten zwei Wochen testen: Auf Parabelflügen im Programm Fly Your Thesis von ESA Education.

(v.l.) Tolga Bastürk, Olfa Lopez , Merve Seçkin-Kryger und Felix Kuthe (v.l.) Tolga Bastürk, Olfa Lopez , Merve Seçkin-Kryger und Felix Kuthe (Bild: privat)

Mit von der Partie sind Felix Kuthe und Tolga Bastürk von der TH Köln. Die beiden Masterstudenten der Mechatronik haben in Zusammenarbeit mit Olfa Lopez zwei baugleiche 3D-Drucker-Prototypen entwickelt. Gecoacht wurden sie dabei von Prof. Dr. Mohieddine Jelali. Gemeinsam mit Doktorandin Merve Seçkin-Kryger (DLR) und Studentin Abeba Birhane (University of Dublin) bilden sie das Team „Grain Power 3D Printing“, das über das Nachwuchswissenschafts-Programm der Europäischen Weltraumorganisation den Parabelflug gewonnen hat. Zwei Wochen dauert das Experiment in Bordeaux: Eine Woche Vorbereitung, in der Folgewoche finden an drei Tagen die Parabelflüge mit einer modifizierten Airbusmaschine A310 Zero-G statt.

Felix Kuthe mit dem 3D-Druck Prototypen Felix Kuthe mit dem 3D-Druck Prototypen (Bild: privat)

Als Parabelflug wird ein besonderes Flugmanöver bezeichnet, bei dem das Flugzeug eine zur Erdoberfläche geöffnete Wurfparabel beschreibt. Durch dieses Manöver erreicht es nahezu den Zustand der absoluten Schwerelosigkeit. Die Insassen erfahren für circa 20 Sekunden nur ein millionstel der Normalfallbeschleunigung der Erde, die sogenannte „microgravity“ (10-6 g). Pro Flug werden 31 Parabelphasen geflogen. Felix Kuthe und Tolga Bastürk werden mitfliegen, um an Bord mit den restlichen Teammitgliedern die Experimente durchzuführen. „Diese Flüge sind für den Körper sehr anstrengend, deshalb wird immer vormittags geflogen und ein Tag pausiert“, so Bastürk.

Auf dem Flug ist volle Konzentration gefragt, denn es muss währenddessen an verschiedenen Parametern der Prototypen geschraubt werden, um möglichst viele Daten für die anschließende Auswertung zu generieren. „Pulver verhält sich in der Schwerelosigkeit sehr ungewöhnlich, da sein Verhalten sehr stark von der Gravitation beeinflusst wird. Grundsätzlich mangelt es noch an einer fundamentalen Beschreibung das Fließen von Granulat.“, sagt Kuthe. Und die Hauptschwierigkeit beim Drucken besteht darin, das Pulver exakt an die Stelle zu bekommen, an die es soll.

Seit September 2018 arbeiten die beiden Studenten mit an dem Projekt: Erst an der Auslegung und Konstruktion der Prototypen, dann an der Programmierung und Steuerung, jetzt an den Funktionstests. Die Erwartungen sind groß, die Vorfreude ist riesig.

Das Fly Your Thesis-Programm der ESA Education richtet sich an Doktoranden und Masterstudierende, die sich mit ihrem Forschungsthema jährlich für eine Teilnahme an der Parabelflug-Kampagne bewerben können. Neben dem Fly Your Thesis Programm betreibt ESA Education zahlreiche verschiedene Plattformen für Forschungsprojekte rund um das Thema Gravitation.

M
M