Prusa präsentiert Spezialfilament für Raumfahrt und ESA

Das Wichtigste in Kürze

Prusa stellt mit dem Prusament PC Space Grade Black ein neues Filament vor, das speziell für die Raumfahrtindustrie entwickelt wurde.
Es zeichnet sich durch ESD-sichere Eigenschaften und eine sehr geringe Ausgasung aus, weshalb es für den Einsatz im Vakuum geeignet ist.
Das Material entstand in Zusammenarbeit mit dem tschechischen Raumfahrtunternehmen TRL Space.
Im Gegensatz zu teuren Industriematerialien wie PEEK kann es auf gängigen Desktop-3D-Druckern verarbeitet werden, wodurch es zugänglicher wird.
Es erfüllt bereits wichtige Kriterien der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) für weniger anspruchsvolle Anwendungen im Weltraum.

Ein Filament für die Raumfahrt: Prusament PC Space Grade Black

Prusa erweitert sein Portfolio um ein Spezialfilament mit dem Namen Prusament PC Space Grade Black. Dieses Material wurde für anspruchsvolle Anwendungen in der Raumfahrt und der Teilchenphysik konzipiert. Seine wesentlichen Vorteile sind die Fähigkeit, elektrostatische Entladungen sicher abzuleiten, und eine äußerst geringe Ausgasung unter Vakuumbedingungen. Da das Filament zudem auf vielen Desktop-3D-Druckern gedruckt werden kann, stellt es eine kostengünstige Alternative zu bisherigen Industriematerialien dar. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich nicht nur für Bauteile im Weltall, sondern auch für anspruchsvolle Projekte auf der Erde, wie zum Beispiel Gehäuse für empfindliche elektronische Geräte.

Entwicklung in Kooperation mit TRL Space

Die Entwicklung des Prusament PC Space Grade Black erfolgte in enger Zusammenarbeit mit dem tschechischen Unternehmen TRL Space. Diese Firma ist auf komplette Weltraummissionen spezialisiert, die von der Planung über den Start bis zur Analyse von Satellitendaten reichen. TRL Space arbeitet dabei eng mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und anderen globalen Organisationen zusammen. Diese Kooperation stellt sicher, dass das Material den realen Anforderungen der Branche entspricht.

Spezifische Anforderungen für den Einsatz im Weltraum

Ein Material muss für den Einsatz im Weltraum besondere Eigenschaften aufweisen, um den extremen Bedingungen standzuhalten. Während thermische und mechanische Widerstandsfähigkeit relativ einfach zu erreichen sind, stellen die geringe Ausgasung und die ESD-Sicherheit größere Herausforderungen dar. Diese Eigenschaften werden in zertifizierten Laboren geprüft, um die Eignung des Materials für bestimmte Anwendungsbereiche zu klassifizieren.

Geringe Ausgasung im Vakuum

Ein entscheidendes Kriterium ist die Ausgasung. Im Vakuum des Weltraums können Polymere Gase freisetzen, die aus Restmonomeren oder Abbauprodukten bestehen. Diese Gase können empfindliche Elektronik oder optische Geräte wie Kameralinsen und Sensoren verunreinigen oder sogar beschädigen. Das Prusament PC Space Grade Black wurde in einem ESA-zertifizierten Labor getestet und hat die strengen Grenzwerte deutlich unterschritten.

TML (Total Mass Loss): Dieser Wert beschreibt den gesamten Massenverlust einer Probe im Vakuum. Der ESA-Grenzwert liegt bei 1 %, während das Filament einen Wert von nur 0,25 % erreichte.
CVCM (Collected Volatile Condensable Material): Hier wird die Menge der flüchtigen Stoffe gemessen, die auf einer kühlen Oberfläche kondensieren. Der Grenzwert von 0,1 % wurde mit einem Ergebnis von 0,00 % perfekt erfüllt.
RML (Recovered Mass Loss): Dies ist der Massenverlust ohne den Anteil des absorbierten Wassers. Mit 0,12 % liegt das Material auch hier weit unter dem ESA-Grenzwert von 1,0 %.

ESD-Eigenschaften zum Schutz von Elektronik

Eine weitere wichtige Eigenschaft ist die elektrostatische Ableitfähigkeit (ESD). Viele Kunststoffe sind Isolatoren und können sich elektrostatisch aufladen, was bei einer Entladung empfindliche Elektronik zerstören kann. ESD-sichere Materialien leiten solche Ladungen kontrolliert ab. Das Prusament PC Space Grade Black ist durch spezielle Additive elektrisch ableitfähig, was durch Messungen des Volumen- und Oberflächenwiderstands bestätigt wurde. Die gedruckten Bauteile bieten daher direkt nach dem Druck einen zuverlässigen Schutz für elektronische Komponenten.

Mechanische und thermische Belastbarkeit

Zu Beginn des Projekts mit TRL Space wurden die mechanischen Mindestanforderungen für Bauteile wie CubeSat-Rahmen definiert. Das Prusament PC Space Grade Black übertrifft diese Anforderungen, weshalb es ein vielversprechender Kandidat für die Herstellung solcher Strukturen ist.

Zugfestigkeit: 75 MPa (Anforderung: >70 MPa)
Zugmodul: 3,7 GPa (Anforderung: >2 GPa)
Schichthaftung: 18 MPa (Anforderung: >10 MPa)
Wärmeformbeständigkeit (HDT): 137,6 °C bei 0,45 MPa Last (Anforderung: >100 °C)

Verarbeitung und Druckeinstellungen

Das Filament lässt sich ähnlich wie herkömmliches Polycarbonat (PC) auf vielen gängigen Desktop-3D-Druckern verarbeiten. Es neigt kaum zum Verziehen (Warping), sodass auch größere Modelle ohne Probleme gedruckt werden können. Für optimale Ergebnisse wird empfohlen, das Filament vor dem Druck zu trocknen (6 Stunden bei 60 °C) und währenddessen in einer Trockenbox aufzubewahren.

Druckerprofile: Verfügbar für Prusa CORE One, MK4, XL und weitere.
Drucktemperatur: 290 °C (Düse) / 120 °C (Heizbett)
Düse: Gehärtete Stahldüse mit 0,4 mm Durchmesser oder größer
Druckunterlage: Satin-, TXT- oder PP-Druckblech
Einhausung: Nicht zwingend erforderlich

Preis und Verfügbarkeit

Die zugesetzten Kohlenstoffadditive verleihen dem Filament eine charakteristische schwarze Farbe mit seidenmatter Oberfläche. Eine 850-Gramm-Spule ist für 249 € erhältlich. Wie bei allen Prusament-Filamenten ist der gesamte Herstellungsprozess jeder Spule nachverfolgbar, was eine hohe Konsistenz und Qualität sicherstellt.

Unsere Einschätzung

Das Prusament PC Space Grade Black schließt eine wichtige Lücke zwischen Standard-Filamenten für den Heimgebrauch und teuren Hochleistungspolymeren wie PEEK oder PEI für die Industrie. Durch seine Kompatibilität mit Desktop-3D-Druckern macht es fortschrittliche Materialeigenschaften für ein breiteres Publikum zugänglich. Forscher, kleine Unternehmen und ambitionierte Maker erhalten damit die Möglichkeit, Prototypen und funktionale Bauteile für die Raumfahrt oder für Anwendungen mit empfindlicher Elektronik zu fertigen. Die Kombination aus geringer Ausgasung, ESD-Sicherheit und guten mechanischen Werten ist ein bemerkenswerter Fortschritt. Obwohl es ein Nischenprodukt ist, sind seine Eigenschaften auch für viele terrestrische Anwendungen von großem Nutzen.