Entwicklung von Prozessparametereinstellungen für das Laserstrahlschmelzen von Regolith unter Vakuum
Tagungsband 5. Symposium Materialtechnik
2023
Type: Zeitschriftenaufsatz (reviewed)
DOI: 10.21268/20230711-10
Abstract
Der Mond spielt eine wichtige Rolle bei der weiteren Erforschung und Entdeckung des Weltraums. Um den Mond für Weltraummissionen und -expeditionen nutzen zu können, ist es jedoch erforderlich, dass die dort verfügbaren Rohstoffe zur Herstellung von Infrastrukturen, Werkzeugen und Ersatzteilen nutzbar werden. Aktuell steht auf dem Mond ausschließlich Regolith als zugängliches Grundmaterial zur Verfügung. Deshalb wird ein Fertigungsverfahren benötigt, mit dem dieses verarbeitet werden kann. Im Rahmen des Projektes „Erprobung des mobilen selektiven Laserschmelzens von Regolith auf der Mondoberfläche mit Hilfe von künstlicher Intelligenz“ (MOONRISE-FM) wird ein mobiles Laserstrahlschmelzverfahren entwickelt, bei dem durch das Aufschmelzen des Regoliths mit einer weltraumtauglichen Laserstrahlquelle ein- und zweidimensionale Objekte auf dem Mond hergestellt werden sollen. Um geeignete Prozessparametereinstellungen zunächst auf der Erde zu entwickeln, werden Regolithsimulate und ein Versuchsaufbau, der die Umgebungsbedingungen auf dem Mond bestmöglich abbildet, benötigt.
In diesem Artikel wird die Entwicklung von geeigneten Prozessparametereinstellungen für die Laserleistung und die Belichtungsstrategie beim eindimensionalen Laserstrahlschmelzen eines Regolithsimulates unter Vakuum mit Hilfe von statistischer Versuchsplanung vorgestellt. Außerdem werden die mit dem Versuchsaufbau hergestellten Proben bezüglich ihrer Masse, räumlichen Ausprägung und Porosität untersucht. Darauf aufbauend wird bestimmt, welche potentiellen Abweichungen zwischen dem Versuchsaufbau und der realen Mondumgebung bestehen und welchen Einfluss diese auf den Laserstrahlschmelzprozess haben.