Evropska vesoljska agencija razvija visokotemperaturni 3D tiskalnik FFF za Mednarodno vesoljsko postajo

23. marca je konzorcij v okviru Evropske vesoljske agencije (ESA) oblikoval in izdelal zgodnji 3D-tiskalnik FFF za Mednarodno vesoljsko postajo (ISS). Prototipni sistem je razvit v okviru projekta IMPERIAL, ki uporablja komponente tekočega traku za (teoretično) 3D tiskanje delov v neomejeni dolžini. Na seminarju ESA Advanced Manufacturing v začetku marca je bilo prikazano delovanje neimenovanega 3D tiskalnika. Izdelek je lahko združljiv z vsemi visokotemperaturnimi inženirskimi filamenti. Udeleženci so bili priča procesu izdelave 1,5 m dolgih jeklenih palic na kraju samem.

Konzorcij projekta vključuje nemška vesoljska podjetja OHB in Azimut Space, Aslon Institute of Technology iz Republike Irske in portugalski ponudnik 3D tiskalnikov BEEVERYCREATIVE. "S to dejavnostjo smo presegli eno glavnih omejitev 3D-tiskanja - prostornino - in uporabili kompakten 3D-tiskalnik, ki je sposoben ravnati z visoko zmogljivimi termoplasti." Ugo Lafont, strokovnjak za materiale pri ESA, je pojasnil. "To je velik dosežek in bo razširil področje uporabe tega proizvodnega procesa na zahtevo."

Mednarodna vesoljska postaja

Mednarodna vesoljska postaja. Slika je iz Nase.

Kaj je projekt IMPERIAL?

Potem ko je bil začetni projekt ESA MELT uspešen, je projekt preizkusil izvedljivost industrijskega 3D-tiskanja FFF v pogojih mikrogravitacije in nato sprožil projekt IMPERIAL. Projekt IMPERIAL namerava nadalje ukrepati in razviti celoten vesoljski proizvodni sistem, ki lahko preseže omejitve velikosti današnjih 3D tiskalnikov. Zato bo sistem sčasoma uporabljen za proizvodnjo in vzdrževanje na zahtevo na Mednarodni vesoljski postaji, s čimer bo zagotovljen samozadosten prostor za prihodnje dolgoročne vesoljske polete.

Adventit Makaya, višji proizvodni inženir pri ESA, je poudaril: "Razvoj nezemeljske proizvodne rešitve za velike dele v okolju človeškega raziskovanja (na primer tukaj in nato na strukturnih delih vesoljskih plovil) je ključnega pomena za povečanje trajnosti in zanesljivost. To je močna zmogljivost za prihodnje misije vesoljskih letov."

Pred projektom IMPERIAL je konzorcij ESA v okviru projekta MELT razvil sistem 3D tiskanja s funkcijo mikrogravitacije. Slika je iz BEEVERYCREATIVE.

Vesoljsko industrijsko FFF 3D tiskanje

Sam tiskalnik mora izpolnjevati številne stroge tehnične zahteve. To vključuje zmožnost tiskanja visokozmogljivih inženirskih polimerov, kot je PEEK, zmožnost tiskanja v pogojih mikrogravitacije, hkrati pa ohranjanje kakovosti delov, podobnih zemlji, in zmožnost tiskanja neskončno velikih delov v eno smer. Strogo je omejena tudi poraba energije sistema, zaradi pomanjkanja naknadne obdelave v prostoru pa mora biti pripravljen za uporabo funkcionalnih tiskanih delov neposredno iz gradbene sobe. Da bi zagotovili uspešno integracijo v ISS, je bila ekipa pri oblikovanju 3D tiskalnikov prisiljena upoštevati tudi razpoložljivost surovin. Morebitne ostanke, ki ostanejo po proizvodnji delov, je treba čim bolj zmanjšati in jih je mogoče v celoti ponovno uporabiti, kadar je to mogoče.

Antonella Sgambati, vodja projekta OHB, je dodala: »Dejstva so dokazala, da okolje za zmanjšanje gravitacije ne vpliva na FFF, ki uporablja visoko zmogljiv polimer, kar utira pot novim izzivom, kot je tiskanje neomejene dolžine v eno smer ali uporaba serijske proizvodnje. v okviru tega projekta so bile ugotovljene in odpravljene nove tehnološke vrzeli pri razvoju prototipa in testiranju BEEVERYCREATIVE, s čimer je bil dosežen ta edinstveni dosežek, s čimer so proizvodni procesi zunaj Zemlje naredili še en korak naprej."

Novi 3D tiskalnik Project IMPERIAL se uporablja za izdelavo 1,5 m dolgih jeklenih palic

Novi 3D tiskalnik Project IMPERIAL se uporablja za izdelavo 1,5 m dolgih jeklenih palic. Fotografirala ESA.

Z možnostjo, da se medplanetarni vesoljski poleti približajo realnosti, je proizvodnja vesoljskih dodatkov postala vroča tema na vesoljskem področju. V začetku tega leta je COSM Advanced Manufacturing Systems, inženirsko podjetje, začelo končni razvoj in konstrukcijo kovinskih 3D tiskalnikov EBM za NASA. Sistem je zasnovan tako, da izpolnjuje NASA-ine zahteve za avtomatizirano proizvodnjo in vzdrževanje komponent v vesolju. Začenši s programom Artemis, se bo sistem uporabljal za vesoljske, lunarne in marsovske misije.

Raziskovalci na Univerzi za tehnologijo Brunswick in Laserskem centru v Hannovru (LZH) so nedavno prvič natisnili lunine težke kamnine v 3D pod ničelno gravitacijo. V eksperimentalnem projektu "MOONRISE" je ekipa na svoj lunarni rover "MIRA3D" namestila prilagojen laser in stopila lunarni prah v kroglo, s čimer je utrla pot za proizvodnjo gospodarskih struktur na Luni.