URBANA-CHAMPAIGN / LONDON (IT BOLTWISE) – Eine neue Methode zur Formgebung von 3D-Strukturen im Weltraum könnte die Herstellung von Satellitenkomponenten revolutionieren. Forscher der University of Illinois haben eine Technik entwickelt, die es ermöglicht, flache 2D-Komposite in komplexe 3D-Formen zu verwandeln, ohne großen Energieaufwand. Diese Innovation könnte die Produktion im All erheblich vereinfachen und die Kosten senken.
Die University of Illinois hat eine bahnbrechende Methode entwickelt, um flache 2D-Komposite in komplexe 3D-Formen zu verwandeln, die im Weltraum eingesetzt werden können. Diese Technik könnte die Herstellung von Satellitenkomponenten revolutionieren, indem sie den Energieaufwand erheblich reduziert. Die Forscher Ivan Wu und Jeff Baur haben eine Methode entwickelt, die auf einer Kombination aus 3D-Druck und einer speziellen Polymerisationstechnik basiert.
Die neue Methode nutzt eine energieeffiziente Harzsystem, das von Kollegen am Beckman Institute entwickelt wurde, sowie einen 3D-Drucker, der kontinuierliche Kohlefaserstrukturen drucken kann. Diese Kohlefasern, die etwa den Durchmesser eines menschlichen Haares haben, werden auf ein Druckbett aufgebracht, komprimiert und teilweise mit UV-Licht gehärtet. Anschließend wird das gedruckte Fasergeflecht in ein flüssiges Harz eingebettet und eingefroren.
Wenn eine 3D-Struktur benötigt wird, aktiviert ein geringer thermischer Reiz eine chemische Reaktion, die das Harz aushärtet und die flache Kompositstruktur in eine gebogene Form verwandelt. Dieser Prozess, bekannt als frontale Polymerisation, macht große Öfen oder Autoklaven überflüssig und ist skalierbar für große Komponenten im Weltraum. Ein wesentlicher technischer Fortschritt war die Lösung des sogenannten inversen Problems, bei dem die genaue 2D-Faseranordnung bestimmt wird, um die gewünschte 3D-Form zu erreichen.
Die Forscher ließen sich von der japanischen Kunst des Kirigami inspirieren, um glatte Krümmungen durch kontrolliertes Biegen zu erreichen. Obwohl die resultierende Steifigkeit noch nicht ausreicht, um direkt im Weltraum eingesetzt zu werden, schlagen die Forscher vor, die geformten Strukturen als wiederverwendbare Formen zu nutzen, um hochsteife Komposite im Orbit zu fertigen. Diese Technik könnte auch auf entlegene Umgebungen auf der Erde angewendet werden.
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