Made in Space Die Vorteile der Fertigung im Weltall

Manchmal kann es von Vorteil sein, gewisse Effekte in der Fertigung nicht berücksichtigen zu müssen. Nein, es geht hier nicht darum, keinen Mindestlohn zahlen zu müssen, oder sich an geregelte Arbeitszeiten halten zu müssen. Es geht hier um Effekte wie Oberflächenspannung oder andere grundlegende physikalische Effekte, welche die Handhabung auf der Erde erschweren.

Japans Beitrag zur Internationalen Raumstation ISS ist das Experimentmodul „Kibo“, was auf Deutsch „Hoffnung“ bedeutet. Kibo ermöglicht es Astronauten, Experimente in einer Umgebung ohne Atmosphäre, Staub und Gravitation durchzuführen. Diese Experimente umfassen Bereiche wie Biologie, Physik und Technologie. Über eine spezielle Luftschleuse werden Nutzlasten oder Hardware aus dem Druckmodul dem Vakuum im Weltraum ausgesetzt. Das Modul besteht aus einem experimentellen Modul, einem Logistikmodul, einer externen Plattform und einem Roboterarm, der unter anderem Kleinsatelliten ins All befördert.

Welche Experimente werden durchgeführt?

Von gezüchtetem menschlichem Gewebe für die medizinische Forschung, bis hin zur Entwicklung von Protein- und Kristallstrukturen für die Pharmaindustrie sind die Experimente ganz unterschiedlich. Aber ein ganz wichtiger Bereich befasst sich mit der Produktion von Materialien mit verbesserten Eigenschaften, welche auf der Erde nur schwer herstellbar sind. Hier geht es zum Beispiel um fortschrittliche 3D-Drucktechnologien, hochreine Glasfasern, welche in der Telekommunikation eingesetzt werden, oder um Halbleiter.

Gefahr im Orbit

Tracking-App spürt Weltraumschrott auf und ortet Satelliten

Doch warum ist die Fertigung im Weltall so viel besser?

Die Fertigung von Halbleitern, hochreinen Glasfasern und 3D-Druck im Weltall ist vorteilhaft, da die Schwerelosigkeit und das Vakuum außerhalb der Raumstation zu weniger Verunreinigungen und Materialfehlern führen. Diese Bedingungen ermöglichen die Herstellung von Materialien mit höherer Reinheit und Präzision, was auf der Erde schwer zu erreichen ist. Zum Beispiel können Glasfasern im Weltraum ohne die winzigen Unvollkommenheiten produziert werden, die durch die Erdanziehungskraft entstehen, was zu einer besseren Leistung führt.

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Wissen um die Produktion von Leiterplatten und Baugruppen ist unverzichtbar für die Konstruktion eines CAD-Layouts. Dabei gewinnt das Testen in der Produktion immer mehr an Bedeutung, was eine transparente und logistische Kooperation zwischen Kunde und Dienstleiter unabdingbar macht. CAD, Leiterplatte und Baugruppe rücken also immer enger zusammen. Zudem hat 3D-gedruckte Elektronik in den vergangenen Jahren viele Fortschritte gemacht und das Potenzial, die Herstellung von Elektronik grundlegend zu verändern. Sie gewährt eine bisher ungekannte Flexibilität im Design, eine um ein Vielfaches geringere Materialverschwendung und eine Beschleunigung der Produktentwicklungszeiten.

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Mikrogravitation

Die Mikrogravitation bietet hierbei enorme Vorteile für die Entwicklung von Hochleistungsmaterialien gegenüber der Erde. Ohne die Störungen durch Konvektion, Sedimentation und Auftrieb, welche auf der Erde auftreten, ermöglicht sie eine gleichmäßigere und präzisere Strukturierung auf molekularer Ebene. Diffusion dominiert in der Mikrogravitation und sorgt für eine sanftere Vermischung, was zu einzigartigen Legierungen und Rezepturen führt. Zudem ermöglicht die Oberflächenspannung eine genauere Schichtung und Interaktion zwischen verschiedenen Materialien, wodurch komplexere und hochwertigere Produkte entstehen. Im Bereich von Halbleitern würde das bedeuten, dass Abscheidung von Materialien und das Wachstum von Kristallen effizienter und mit höherer Präzision durchgeführt werden könnte. Eine CPU komplett „Made in Space“ wird es also vorerst nicht geben, da die Vorteile zunächst in der Materialentwicklung liegen. Die Litographie im Weltall durchzuführen wäre zum aktuellen Zeitpunkt wahrscheinlich noch zu aufwändig.

Das stärkste im Universum

Eine Trillion Gauß – Das wohl stärkste Magnetfeld überhaupt

Der aktuelle Nachteil der Fertigung im Weltall ist somit der Materialtransport. Sollte zeitnah der Fahrstuhl ins Weltall kommen, welcher an Graphen-Seilen kostengünstig und schnell große Lasten ins Weltall befördert, könnte dies noch viel fortschrittlichere Materialien bedeuten. Von diesem aus würde eine Fertigung in der Schwerelosigkeit auch endlose Kilometer an Förderbändern überflüssig machen. Wir werden also weiter in die Zukunft blicken und abwarten, welche Produkte das „Made in Space“ Siegel tragen.  (mr)

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