ASSESS

Im Exzellenzcluster Martian Mindset wird untersucht, wie unter Bedingungen extremer Ressourcenknappheit und bei vollständigem Verzicht auf fossile Brennstoffe eine Fertigungslinie realisiert werden kann, die für eine langfristige Besiedelung des Mars unerlässlich ist. Als primärer Rohstoff steht auf dem Mars Regolith in großen Mengen zur Verfügung. Dieses heterogene Mineralgemisch enthält zahlreiche chemisch und technologisch relevante Komponenten, die über mehrstufige Prozessketten extrahiert und weiterverarbeitet werden können.

Um eine ressourcenschonende Produktion und eine ausreichende Qualität des Endprodukts zu erreichen, ist die Minimierung der Unsicherheit bezüglich der Eigenschaften des Ausgangsmaterials der Produktionsprozesse entscheidend. Dies erfordert eine Überwachungslösung für polydisperse Partikel, die den rauen Randbedingungen auf dem Mars und der Knappheit an Überwachungsressourcen standhält. Um bestehende, komplexe und meist hochspezialisierte Überwachungskonzepte zu überwinden, besteht das Ziel darin, Informationen über die polydispersen Partikel aus leichter messbaren Größen, sogenannten Deskriptoren, abzuleiten. Dazu wird ein vielseitiges, robotergestütztes Überwachungssystem entwickelt und taktil-optische Deskriptoren eingeführt. In dem Überwachungssystem werden verschiedene optische (Streulicht-) Messverfahren kombiniert und die Bewegungseigenschaften der Materie als Reaktion auf eine gezielte, roboterinduzierte taktile Einwirkung ausgewertet. Dadurch werden Werte für die taktil-optischen Deskriptoren gewonnen, mit denen sich die geometrischen Eigenschaften wie Größe, Form und Homogenität verschiedener granulierter Materialien indirekt bestimmen lassen. Im Rahmen der Arbeiten wird der taktil-optische Ansatz realisiert und hinsichtlich der Messunsicherheit und der Messgrenzen charakterisiert. Die Überwachungsmöglichkeiten werden untersucht und digital modelliert, einschließlich der Möglichkeiten für Regolith, Metallpulver und Kunststoffgranulate als wichtige Rohstoffe für die Rohstoffgewinnung und -verarbeitung. Darüber hinaus wird der Überwachungsaufbau auch zur Beurteilung von Oberflächenverunreinigungen (an Werkzeugen und Werkstücken) durch Partikel eingesetzt. Am Ende steht ein charakterisiertes Überwachungssystem für Prozessmaterialien zur Verfügung, mit dem sich Materialeigenschaften ableiten und die Eignung für bestimmte Fertigungsprozesse prüfen lassen.