LONDON (IT BOLTWISE) – AnalySwift erhält von NASA einen Phase-II-STTR-Auftrag über 899.738 US-Dollar, um robotische Schweiß- und Entschweißtechnik für thermoplastische Verbundstrukturen im Orbit zu entwickeln. Das Projekt zielt auf wiederverwendbare Truss-Strukturen für Langzeitmissionen zu Mond und Mars ab, damit weniger neue Bauteile gestartet werden müssen. Kernidee sind in den Gelenken integrierte Widerstandsheizer, die sowohl Verkleben als auch Ablösen direkt vor Ort ermöglichen. Parallel baut das Team ein Dual-Arm-Robotersystem mit Bild-, Tastsinn- sowie Kraft- und Wärmerückkopplung für präzises Wiederaufbauen.
AnalySwift, ein Engineering-Software-Startup mit Bezug zur Purdue University, bekommt von der NASA einen Phase-II-Small-Business-Technology-Transfer (STTR)-Zuschuss über 899.738 US-Dollar. Der Auftrag soll innerhalb von zwei Jahren eine robotische Technologie vorbereiten, mit der sich thermoplastische Verbundstrukturen im Weltraum schweißen und wieder entkoppeln lassen. Damit adressiert das Vorhaben ein zentrales Problem für Langzeitmissionen: Große Infrastruktur lässt sich an der Erdoberfläche zwar vorbereiten, im Weltraum aber nicht immer mit denselben Baumaßen transportieren und montieren, weil Startverkleidungen, Masse und Volumen physische Grenzen setzen.
Im Kern geht es um das sogenannte „Unweld“-bzw. Entbinde- und anschließende „Reweld“-Szenario, das die sonst starre Lebensdauer von Baugruppen im All aufweicht. Wenn Truss-Elemente für neue Missionen demontiert, neu konfiguriert und wiederverwendet werden können, reduziert sich der Bedarf an frischen Startladungen mit neuen Baumaterialien. Genau diese Kettenwirkung beschreibt AnalySwift-CEO Allan Wood: „This capability allows the repurposing of spacecraft components for other missions, achieving multiuse structures and assembling large structures without the limit of launch-fairing dimensions, “ so Wood. Auch die Zielrichtung bleibt dabei präzise: Die Konstruktionen sollen über thermoplastische Verbundknoten so aufgebaut werden, dass sie sich wieder lösen und neu zusammenfügen lassen.
Technisch kombiniert das Projekt drei Bausteine, die in ihrer Gesamtheit den Ausschlag geben dürften: Materialentwicklung für die passenden thermoplastischen Verbundverbindungen, Robotik für präzise Fügevorgänge und Simulation für das Auslegen von Material- und Strukturverhalten. Auf der Materialseite plant das Team Gelenke, die Widerstandsheizer integrieren. Laut Kawai Kwok, Associate Professor an Purdue und Principal Investigator, wird der Heater „made from the same thermoplastic matrix as the composite struts“ gefertigt und zusätzlich über einen Dünnschicht-Widerstand ergänzt. In den Worten Kwoks: „The embedded heater provides in situ heating to bring the thermoplastic matrix to the processing temperature for bonding and debonding the joint-strut interface by mechanical forces, “ ergänzt er. Entscheidend ist dabei die Aussage zur in-situ Erwärmung: Das System soll die Verarbeitungstemperatur direkt am Fügespalt erreichen, damit Bindung und Entbindung (also das kontrollierte Lösen der Grenzfläche zwischen Gelenk und Stab) über definierte Prozessfenster stattfindet.
Die Robotik-Seite wiederum verknüpft Sensorik und Aktorik so, dass Schweißen und Entschweißen nicht als „einmaliger“ Vorgang verstanden werden, sondern als wiederholbare Montageoperation. Die Entwicklung der Roboterkomponente leitet Yu She, Assistant Professor an Purdue, Edwardson School of Industrial Engineering. In der Projektbeschreibung steht ein Dual-Arm-System im Mittelpunkt, das Bilddaten auswertet, taktilen Kontakt erfasst und Rückmeldungen über Kräfte sowie Temperatur berücksichtigt. She fasst den Ansatz so zusammen: „My team will develop a dual-arm robotic system that uses vision, tactile sensing, and force and thermal feedback to locate composite joints, activate their embedded heaters, and carefully separate or reconnect the structural components.“ Aus Systemtechnik-Sicht ist das mehr als Sensorik-Deko: Für das saubere Entkoppeln thermoplastischer Fügungen müssen Kräfte so dosiert werden, dass die Strukturen nicht beschädigt werden, während Temperaturdaten helfen, den Prozesszustand der Matrix zu stabilisieren und reproduzierbare Ergebnisse zwischen mehreren Zyklen zu gewährleisten.
Damit das in der Praxis funktioniert, ist außerdem ein Modellierungs- und Validierungsrahmen vorgesehen. Das Projekt knüpft an AnalySwift Phase-I-Resultate aus einem NASA-STTR-Programm im Jahr 2024 an: Damals wurde die Grundlage für die spätere Ausbaustufe gelegt. In der aktuellen Phase soll das Unternehmen seine Simulationsexpertise einsetzen, um Materialien und Strukturen auszuarbeiten sowie die Realisierbarkeit des „Repurposing“ auf vollem Maßstab zu prüfen. Dazu zählt auch, wie sich eine Truss-Struktur aus Komponenten zusammensetzen lässt, wenn einzelne Segmente später wieder ersetzt oder neu konfiguriert werden. Für den Projektfortschritt sind dabei mehrere Meilensteine vorgesehen: unter anderem die Entwicklung der thermoplastischen Joint-Geometrien, der Aufbau der Roboter-Manipulatoren für Welding und Unwelding, eine Demonstration an einem Prototyp-Truss sowie eine Machbarkeitsbewertung, ob volle Strukturen tatsächlich sinnvoll umgenutzt werden können.
Für die Industrie ist das Projekt vor allem deshalb interessant, weil es eine Brücke zwischen „Bauplanung vor dem Start“ und „In-Situ-Fabrikation“ im Orbit schlägt. Robotik in Kombination mit elektrisch aktivierbaren Fügeelementen könnte perspektivisch nicht nur Wartung und Montage, sondern auch die missionstaktische Planung beeinflussen: Statt Missionen bereits beim Start als endgültige Bauvariante zu definieren, werden Umrüstungen und Re-Layouts zu einem wiederholbaren Betriebsfall. Gerade bei bemannten Langzeitmissionen nach Mond und Richtung Mars gilt: Infrastruktur muss nachhaltig auf der Zieloberfläche entstehen – und zwar so, dass sie sich an veränderte Einsatzprofile anpassen lässt. Wood bringt diesen Bedarf in der Abschlussaussage auf den Punkt: „Long-duration crewed missions to the moon, Mars and beyond require infrastructure to be constructed sustainably on these surfaces.“
Unterm Strich bleibt die Frage, wie stabil sich die Prozesskette aus Heizeraktivierung, Temperaturführung, Kraftprofil und mechanischer Trennung über viele Wiederverwendungszyklen hinweg verhält. Der NASA-STTR-Ansatz mit klaren Zielobjekten wie integrierten Widerstandsheizern und einer demonstrierten Truss-Rekonfiguration ist dafür zumindest strukturell gut gewählt: Er zwingt die Beteiligten, nicht nur ein Laborprinzip, sondern auch die robotische Umsetzung in einem plausiblen Demonstrator zu zeigen. Wenn AnalySwift den Sprung von der Simulation in die Prototypen-Demonstration sauber schafft, dürfte das Vorhaben außerdem als Blaupause dafür dienen, wie sich zukunftsfähige Montagelogik für Raumstrukturen software- und modellgestützt industrialisieren lässt.
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