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Robotic upcycling and recycling: unraveling the era of sustainable in-space manufacturing

Rai, Mini C. und Nair, Manu H. und Schaefer, Dirk und Detry, Renaud und Poozhiyil, Mithun und Rybicka, Justyna und Dulanty, Shan und Gotz, Josie und Roa Garzon, Máximo Alejandro und Lampariello, Roberto und Govindaraj, Shashank und Gancet, Jeremi (2024) Robotic upcycling and recycling: unraveling the era of sustainable in-space manufacturing. CEAS Space Journal. Springer. doi: 10.1007/s12567-024-00576-6. ISSN 1868-2502.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s12567-024-00576-6

Kurzfassung

Advancements in material science, manufacturing and sensor technologies, Artificial Intelligence, and the Internet of Things have paved the way for fabricating new parts using additive manufacturing in microgravity conditions. NASA has successfully demonstrated 3D printing onboard the International Space Station (ISS), though at a minor scale. Nevertheless, the parts built onboard the ISS were returned to Earth for further testing and verification. The logistics of bi-directional transportation of raw materials from Earth to ISS and 3D-printed parts from ISS back to Earth is complex, expensive, and slow. Harnessing materials from space to establish in-orbit manufacturing as a sustainable process is both technically and economically challenging. The potential to reuse, repurpose or recycle space debris is not well studied, though there is an increasing momentum in Active Debris Removal (ADR) missions. Unlike the standard research or review paper, this is a visionary paper in which the authors explicitly address the intersection between space debris removal and in-space manufacturing. This paper defines a pathway towards implementing an operational in-orbit manufacturing and debris removal model. For the first time, the authors introduce the application of Cloud-Based Design and Manufacturing (CBDM) for in-space manufacturing in this paper. The paper aims to define a roadmap towards implementing a space operational model for in-orbit manufacturing and debris removal. Future enabling technologies that will leverage the advances in robotics, automation, and Space 5.0-based solutions to create a new environmentally friendly and economically profitable orbital ecosystem are presented. The authors analyze the pros and cons of robotic ADR, upcycling and recycling space debris for on-demand manufacturing in orbit and present a systematic approach to implementing in-orbit manufacturing as a new frontier. Recommendations are made to establish an imminent Earth-independent space logistics and supply chain system for operating an orbital factory or warehouse that will help realize a suite of in-orbit manufacturing, maintenance, and assembly missions

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212570/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Robotic upcycling and recycling: unraveling the era of sustainable in-space manufacturing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rai, Mini C.University of LincolnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nair, Manu H.University of LincolnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schaefer, DirkUniversity of HullNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Detry, RenaudKU LeuvenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Poozhiyil, MithunManufacturing Technology CentreNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rybicka, JustynaManufacturing Technology CentreNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dulanty, ShanManufacturing Technology CentreNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gotz, JosieManufacturing Technology CentreNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roa Garzon, Máximo AlejandroMaximo.Roa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1708-4223NICHT SPEZIFIZIERT
Lampariello, RobertoRoberto.Lampariello (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8479-2900NICHT SPEZIFIZIERT
Govindaraj, ShashankSpace Applications ServicesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gancet, JeremiSpace Applications ServicesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 November 2024
Erschienen in:CEAS Space Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s12567-024-00576-6
Verlag:Springer
ISSN:1868-2502
Status:veröffentlicht
Stichwörter:space robotics, space recycling, debris removal
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - On-Orbit Servicing [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Hinterlegt von: Roa Garzon, Dr. Máximo Alejandro
Hinterlegt am:07 Feb 2025 12:53
Letzte Änderung:07 Feb 2025 12:53

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