D'Angelo, Olfa und Kuthe, Felix und Liu, Szu-Jia und Wiedey, Raphael und Bennett, Joe M. und Meisnar, Martina und Barnes, Andrew und Kranz, W. Till und Voigtmann, Thomas und Meyer, Andreas (2021) A gravity-independent powder-based additive manufacturing process tailored for space applications. Additive Manufacturing, Seite 102349. Elsevier. doi: 10.1016/j.addma.2021.102349. ISSN 2214-8604.
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Kurzfassung
The future of space exploration missions will rely on technologies increasing their endurance and self-sufficiency, including manufacturing objects on-demand. We propose a process for handling and additively manufacturing powders that functions independently of the gravitational environment and with no restriction on feedstock powder flowability. Based on a specific sequence of boundary loads applied to the granular packing, powder is transported to the printing zone, homogenized and put under compression to increase the density of the final part. The powder deposition process is validated by simulations that show the homogeneity and density of deposition to be insensitive to gravity and cohesion forces within a discrete element method (DEM) model. We further provide an experimental proof of concept of the process by successfully 3D printing parts on-ground and on parabolic flight in weightlessness. Powders exhibiting high and low flowability are used as model feedstock material to demonstrate the versatility of the process, opening the way for additive manufacturing of recycled material.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/144363/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | A gravity-independent powder-based additive manufacturing process tailored for space applications | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 2021 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Additive Manufacturing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1016/j.addma.2021.102349 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seite 102349 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2214-8604 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | additive manufacturing; 3D printing; granular materials; powder handling; microgravity; weightlessness; parabolic flight experiment | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Forschung unter Weltraumbedingungen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - Materialforschung und Mikrogravitation (MuM) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Materialphysik im Weltraum | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Voigtmann, Dr.rer.nat. Thomas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 11 Okt 2021 08:48 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 11 Okt 2021 08:48 |
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