Η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος αναπτύσσει τρισδιάστατο εκτυπωτή FFF υψηλής θερμοκρασίας για τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό

Στις 23 Μαρτίου, μια κοινοπραξία υπό τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA) σχεδίασε και κατασκεύασε έναν πρώιμο τρισδιάστατο εκτυπωτή FFF για τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS). Το πρωτότυπο σύστημα αναπτύχθηκε ως μέρος του έργου IMPERIAL, το οποίο χρησιμοποιεί εξαρτήματα μεταφορικής ταινίας για (θεωρητικά) τρισδιάστατη εκτύπωση εξαρτημάτων σε απεριόριστο μήκος. Στο σεμινάριο ESA Advanced Manufacturing στις αρχές Μαρτίου, επιδείχθηκε η λειτουργία του ανώνυμου 3D εκτυπωτή. Το προϊόν μπορεί να είναι συμβατό με όλα τα νημάτια μηχανικής υψηλής θερμοκρασίας. Οι συμμετέχοντες παρακολούθησαν τη διαδικασία κατασκευής χαλύβδινων ράβδων μήκους 1,5 m επί τόπου.

Η κοινοπραξία του έργου περιλαμβάνει τις γερμανικές αεροδιαστημικές εταιρείες OHB και Azimut Space, το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Aslon στη Δημοκρατία της Ιρλανδίας και την πορτογαλική εταιρεία παροχής τρισδιάστατων εκτυπωτών BEEVERYCREATIVE. «Μέσω αυτής της δραστηριότητας, ξεπεράσαμε έναν από τους κύριους περιορισμούς της τρισδιάστατης εκτύπωσης - τον όγκο - και χρησιμοποιήσαμε έναν συμπαγή 3D εκτυπωτή ικανό να χειρίζεται θερμοπλαστικά υψηλής απόδοσης». Ο Ugo Lafont, ειδικός σε υλικά στην ESA, εξήγησε. "Αυτό είναι ένα μεγάλο επίτευγμα και θα επεκτείνει το πεδίο εφαρμογής αυτής της διαδικασίας παραγωγής κατ' απαίτηση."

Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός

Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός. Η φωτογραφία είναι από τη NASA.

Τι είναι το έργο IMPERIAL;

Μετά την επιτυχία του αρχικού έργου MELT της ESA, το έργο εξέτασε τη σκοπιμότητα της βιομηχανικής εκτύπωσης FFF 3D υπό συνθήκες μικροβαρύτητας και στη συνέχεια ξεκίνησε το έργο IMPERIAL. Το Project IMPERIAL σχεδιάζει να αναλάβει περαιτέρω δράση και να αναπτύξει ένα πλήρες σύστημα κατασκευής χώρου που μπορεί να ξεπεράσει τους περιορισμούς μεγέθους των σημερινών τρισδιάστατων εκτυπωτών. Επομένως, το σύστημα θα χρησιμοποιηθεί τελικά για κατασκευή και συντήρηση κατ' απαίτηση στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, παρέχοντας έτσι αυτόνομο χώρο για μελλοντικές μακροπρόθεσμες διαστημικές πτήσεις.

Ο Adventit Makaya, ανώτερος μηχανικός κατασκευής στην ESA, επεσήμανε: «Η ανάπτυξη μιας εξωγήινης κατασκευαστικής λύσης για μεγάλα εξαρτήματα σε περιβάλλον ανθρώπινης εξερεύνησης (για παράδειγμα, εδώ και στη συνέχεια στα δομικά μέρη των διαστημικών σκαφών) είναι κρίσιμη για την ενίσχυση της βιωσιμότητας και αξιοπιστία. Είναι μια ισχυρή ικανότητα για μελλοντικές αποστολές διαστημικών πτήσεων».

Πριν από το έργο IMPERIAL, η κοινοπραξία ESA ανέπτυξε ένα σύστημα τρισδιάστατης εκτύπωσης με λειτουργία μικροβαρύτητας στο πλαίσιο του έργου MELT. Η εικόνα είναι από το BEEVERYCREATIVE.

Διαστημική βιομηχανική εκτύπωση FFF 3D

Ο ίδιος ο εκτυπωτής πρέπει να συμμορφώνεται με πολλές αυστηρές τεχνικές απαιτήσεις. Αυτό περιλαμβάνει τη δυνατότητα εκτύπωσης πολυμερών μηχανικής υψηλής απόδοσης όπως το PEEK, τη δυνατότητα εκτύπωσης υπό συνθήκες μικροβαρύτητας, διατηρώντας παράλληλα την ποιότητα εξαρτημάτων παρόμοια με τη γη και τη δυνατότητα εκτύπωσης άπειρων μεγάλων τμημάτων προς μία κατεύθυνση. Η κατανάλωση ρεύματος του συστήματος είναι επίσης αυστηρά περιορισμένη και λόγω έλλειψης εγκαταστάσεων μετεπεξεργασίας στο χώρο, πρέπει να είναι έτοιμο να χρησιμοποιήσει λειτουργικά τυπωμένα μέρη απευθείας από το δωμάτιο κατασκευής. Για να διασφαλιστεί η επιτυχής ενσωμάτωση στο ISS, η ομάδα αναγκάστηκε επίσης να εξετάσει τη διαθεσιμότητα πρώτων υλών κατά το σχεδιασμό τρισδιάστατων εκτυπωτών. Κάθε σκραπ που απομένει μετά την παραγωγή εξαρτημάτων πρέπει να ελαχιστοποιείται τουλάχιστον και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί πλήρως όταν είναι δυνατόν.

Η Antonella Sgambati, υπεύθυνη έργου OHB, πρόσθεσε: "Τα γεγονότα έχουν αποδείξει ότι το FFF που χρησιμοποιεί πολυμερές υψηλής απόδοσης δεν επηρεάζεται από το περιβάλλον μείωσης της βαρύτητας, το οποίο ανοίγει το δρόμο για νέες προκλήσεις, όπως η εκτύπωση απεριόριστου μήκους προς μία κατεύθυνση ή η χρήση παρτίδας παραγωγής. Στο πλαίσιο αυτού του έργου, εντοπίστηκαν νέα τεχνολογικά κενά και διορθώθηκαν στην ανάπτυξη πρωτοτύπων και τις δοκιμές του BEEVERYCREATIVE, επιτυγχάνοντας έτσι αυτό το μοναδικό επίτευγμα, κάνοντας τις διαδικασίες παραγωγής εκτός της γης Άλλο ένα βήμα προς τα εμπρός».

Ο νέος 3D εκτυπωτής Project IMPERIAL χρησιμοποιείται για την παραγωγή χαλύβδινων ράβδων μήκους 1,5 m

Ο νέος εκτυπωτής 3D Project IMPERIAL χρησιμοποιείται για την παραγωγή χαλύβδινων ράβδων μήκους 1,5 m. Φωτογραφήθηκε από την ESA.

Με την προοπτική της διαπλανητικής διαστημικής πτήσης να πλησιάζει στην πραγματικότητα, η κατασκευή πρόσθετων στο διάστημα έχει γίνει ένα καυτό θέμα στον αεροδιαστημικό τομέα. Νωρίτερα φέτος, η COSM Advanced Manufacturing Systems, μια εταιρεία μηχανικών, ξεκίνησε την τελική ανάπτυξη και κατασκευή μεταλλικών εκτυπωτών 3D EBM για τη NASA. Το σύστημα έχει σχεδιαστεί για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της NASA για αυτοματοποιημένη κατασκευή και συντήρηση εξαρτημάτων στο διάστημα. Ξεκινώντας από το πρόγραμμα Artemis, το σύστημα θα χρησιμοποιηθεί για το σύνολο των αποστολών στο διάστημα, τη Σελήνη και τον Άρη.

Σε άλλο σημείο, ερευνητές στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Brunswick και στο Κέντρο Λέιζερ του Ανόβερου (LZH) εκτύπωσαν πρόσφατα για πρώτη φορά σεληνιακούς βαρείς βράχους σε 3D υπό μηδενική βαρύτητα. Στο πειραματικό έργο «MOONRISE», η ομάδα εγκατέστησε ένα προσαρμοσμένο λέιζερ στο σεληνιακό ρόβερ «MIRA3D» και έλιωσε τη σεληνιακή σκόνη σε μια σφαίρα, ανοίγοντας το δρόμο για την κατασκευή οικονομικών δομών στο φεγγάρι.