Spektakulär: NASA entwickelt bionische Bauteile mit KI

Die US-amerikanische Raumfahrtbehörde NASA hat eine KI entwickelt, die in der Lage ist Teile für die Raumfahrt zu entwerfen. Im Gegensatz zu herkömmlichen menschlichen Entwürfen sind diese KI-entwickelten Teile robuster und leichter. Denn die KI macht sich einen entscheidenden Vorteil zu Nutze. Sie kann hunderte Entwürfe nahezu in Echtzeit vergleichen und den besten auswählen.

Zunächst definiert ein Entwickler die Flächen des Bauteils an denen es mit dem Raumfahrzeug oder Instrument montiert wird. Auch Verschraubungspunkte und Steckverbindungen werden vorab vorgesehen. Ausserdem werden Bereiche vorgegeben, die frei bleiben müssen für Sichtlinien von optischen oder Lasersensoren oder für die Montage. Anschliessend übernimmt die KI die Entwicklungsarbeit und arbeitet nach dem Prinzip der Evolution.

Die Software verbindet die Punkte, ändert und testet die Verbindungen. In mehreren Iterationen entsteht das Bauteil. Dieser Vorgang dauert nur wenige Stunden. Das Ergebnis ist «bionisches Design», also ungewöhnliche Formen, die an natürliche Strukturen erinnern.

Bionisches Design zeichnet sich durch äusserste Funktionalität aus. NASA-Chefentwickler Ryan McClelland beschreibt die Entwürfe als «fremdartig und seltsam, aber wenn man sie in Position sieht, ergibt das Sinn». Die von der KI entwickelten Designs haben viele Vorteile. Ihr Gewicht ist um bis zu zwei Drittel geringer als das eines herkömmlichen Bauteils.

Vom Entwurf über die Analyse bis zur Herstellung des fertigen Prototyps kann es nur eine Woche dauern. Das ist im Vergleich zu herkömmlichen Arbeitsmethoden in der Konstruktion «radikal schnell».

Nach der Fertigstellung werden die Teile auf Schwachstellen analysiert. Hierbei zeigte sich, dass KI-entwickelte Teile ein geringeres Risiko aufweisen als von Menschen entworfene Bauteile. Belastungsanalysen ergaben, dass die Stressfaktoren fast zehnmal niedriger sind als bei menschlichen Konstruktionen.

Die NASA benötigt viele massgeschneiderte Teile, und dieser Designprozess bietet der Raumfahrtbehörde grosse Vorteile. Während Automobilhersteller möglicherweise nur eine einzige Plattform produzieren, stellt die NASA jedes Jahr Tausende von massgeschneiderten Teilen her.

Die Möglichkeit, solche Teile mit 3D-Druckern herzustellen, könnte grosse Auswirkungen auf die Raumfahrt haben. So könnten Fachwerkstrukturen oder komplexe Systeme hergestellt werden, die sich bewegen oder entfalten. Diese Techniken könnten sogar den Bau von Strukturen auf dem Mond oder dem Mars erleichtern. Denn es könnten etwa Materialien verwendet werden, die vor Ort verfügbar sind.