Marstape – Energiearme Handhabung

Auf dem Mars werden die Menschen nach der ersten Mission auf die von der Erde mitgebrachte Infrastruktur angewiesen sein. Dennoch ist die Wartung und die Reparatur von entscheidender Bedeutung, weil die Versorgungskette Erde-Mars komplex, langsam und schwierig ist, denn der Transport aller benötigten Materialien, wie Metalle, ist kaum möglich sein. Aus diesem Grund werden die auf dem Mars verfügbaren Ressourcen verwendet. Das Projekt „Marstape“ stellt einen Teil des Gesamtprojekts „production with impure materials“ dar.

In dem Gesamtprojekt sollen mithilfe von Regolith (Ersatz-)Teile durch ein Sinterverfahren hergestellt und anschließend durch Festwalzen nachbearbeitet werden. Die Handhabung erfolgt möglichst energiearm und autonom mithilfe von trockenadhäsiven Mikrostrukturen (Abbildung 1). Bei den trockenadhäsiven Mikrostrukturen handelt es sich um ein Tape aus Polydimethylsiloxane, welches mithilfe der in Abbildung 1 dargestellten Mikrostruktur durch die Ausbildung von Van-der-Waals Kräften an einer Oberfläche anhaftet.

Abbildung 1: Darstellung der trockenadhäsiven Mikrostrukturen und deren Abmessungen aufgenommen mithilfe eines Laserscanning-Mikroskops

Das Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen an der Universität Bremen entwickelt in dem Projekt eine Handhabungseinheit, welche auf dem Mars eingesetzt werden kann. Die Handhabungseinheit kann mithilfe von trockenadhäsiven Mikrostrukturen Objekte mit einem sehr geringen Energieaufwand beschädigungsfrei und autonom greifen und handhaben. Das Greifen und Handhaben der Objekte erfolgt durch die von den trockenadhäsiven Mikrostrukturen aufgebauten Van-der-Waals Kräfte.

Für die Entwicklung dieser Handhabungseinheit wird zunächst das Haftverhalten auf verschiedenen Oberflächen und Materialien bestimmt. Zudem spielt die Bestimmung des Verschleiß- und Verschmutzungsverhaltens eine entscheidende Rolle. Bei der Verwendung der Mikrostrukturen für die Handhabung in einer autonomen Produktionseinheit auf dem Mars ist ein Austausch aufgrund von Verschmutzung oder Verschleiß nur schwer zu realisieren. Weitere zu untersuchende Aspekte sind mögliche geeignete Reinigungsverfahren sowie die Optimierung der Haftfähigkeit mithilfe einer Adaptionsschicht zwischen den trockenadhäsiven Mikrostrukturen und dem Greifer. Zudem muss das geeignete Ablöseverfahren für das Anwendungsszenario auf dem Mars untersucht werden, um abschließend den Greifer für den sich auf der Erde befindlichen Demonstrator zu konstruieren und zu bauen.