Európska vesmírna agentúra vyvíja vysokoteplotnú 3D tlačiareň FFF pre Medzinárodnú vesmírnu stanicu

23. marca konzorcium pod Európskou vesmírnou agentúrou (ESA) navrhlo a vyrobilo skorú 3D tlačiareň FFF pre Medzinárodnú vesmírnu stanicu (ISS). Prototypový systém je vyvinutý v rámci projektu IMPERIAL, ktorý využíva komponenty dopravného pásu na (teoreticky) 3D tlač dielov v neobmedzenej dĺžke. Na seminári ESA Advanced Manufacturing začiatkom marca bola predvedená funkcia nemenovanej 3D tlačiarne. Produkt môže byť kompatibilný so všetkými vysokoteplotnými technickými vláknami. Účastníci boli svedkami procesu výroby 1,5 m dlhých oceľových tyčí na mieste.

Konzorcium projektu zahŕňa nemecké letecké spoločnosti OHB a Azimut Space, Aslon Institute of Technology v Írskej republike a portugalský poskytovateľ 3D tlačiarní BEEVERYCREATIVE. „Touto aktivitou sme prekonali jedno z hlavných obmedzení 3D tlače – objem – a použili sme kompaktnú 3D tlačiareň schopnú spracovať vysokovýkonné termoplasty.“ Vysvetlil Ugo Lafont, materiálový expert ESA. "Je to veľký úspech a rozšíri to oblasť použitia tohto výrobného procesu na požiadanie."

Medzinárodná vesmírna stanica

Medzinárodná vesmírna stanica. Obrázok je z NASA.

Čo je projekt IMPERIAL?

Po úspešnom počiatočnom projekte MELT spoločnosti ESA tento projekt otestoval realizovateľnosť priemyselnej FFF 3D tlače v podmienkach mikrogravitácie a následne spustil projekt IMPERIAL. Projekt IMPERIAL plánuje podniknúť ďalšie kroky a vyvinúť kompletný vesmírny výrobný systém, ktorý dokáže prekonať obmedzenia veľkosti dnešných 3D tlačiarní. Preto bude systém nakoniec použitý na výrobu a údržbu na požiadanie na Medzinárodnej vesmírnej stanici, čím poskytne sebestačný priestor pre budúce dlhodobé vesmírne lety.

Adventit Makaya, vedúci výrobný inžinier v ESA, zdôraznil: „Vývoj mimozemského výrobného riešenia pre veľké časti v prostredí ľudského prieskumu (napríklad tu a potom na konštrukčných častiach kozmickej lode) je rozhodujúci pre zvýšenie udržateľnosti. a spoľahlivosť. Je to výkonná schopnosť pre budúce vesmírne lety.“

Pred projektom IMPERIAL vyvinulo konzorcium ESA v rámci projektu MELT systém 3D tlače s funkciou mikrogravitácie. Obrázok je z BEEVERYCREATIVE.

Vesmírna priemyselná FFF 3D tlač

Samotná tlačiareň musí spĺňať mnohé prísne technické požiadavky. To zahŕňa schopnosť tlačiť vysokovýkonné technické polyméry, ako je PEEK, schopnosť tlačiť v podmienkach mikrogravitácie pri zachovaní kvality dielov podobných Zemi a schopnosť tlačiť nekonečné veľké diely v jednom smere. Prísne limitovaná je aj spotreba energie systému a vzhľadom na nedostatok postprocessingových zariadení v priestore musí byť pripravený na použitie funkčných tlačených dielov priamo z konštrukčnej miestnosti. Aby sa zabezpečila úspešná integrácia do ISS, tím bol nútený pri navrhovaní 3D tlačiarní zvážiť aj dostupnosť surovín. Akýkoľvek šrot, ktorý zostane po výrobe dielov, musí byť minimálne minimalizovaný a môže byť úplne znovu použitý, ak je to možné.

Antonella Sgambati, projektová manažérka OHB, dodala: „Fakty dokázali, že FFF využívajúce vysokovýkonný polymér nie je ovplyvnený prostredím znižovania gravitácie, čo otvára cestu novým výzvam, ako je tlač neobmedzenej dĺžky v jednom smere alebo použitie dávkovej výroby. V rámci tohto projektu boli identifikované a odstránené nové technologické medzery vo vývoji a testovaní prototypu BEEVERYCREATIVE, čím sa dosiahol tento jedinečný úspech, vďaka čomu sú výrobné procesy mimo Zeme ďalším krokom vpred.

Nová 3D tlačiareň Project IMPERIAL sa používa na výrobu 1,5 m dlhých oceľových tyčí

Nová 3D tlačiareň Project IMPERIAL sa používa na výrobu 1,5 m dlhých oceľových tyčí. Fotografoval ESA.

S perspektívou medziplanetárneho vesmírneho letu, ktorý sa približuje realite, sa výroba kozmických aditív stala horúcou témou v oblasti letectva. Začiatkom tohto roka začala strojárska spoločnosť COSM Advanced Manufacturing Systems finálny vývoj a konštrukciu kovových 3D tlačiarní EBM pre NASA. Systém je navrhnutý tak, aby spĺňal požiadavky NASA na automatizovanú výrobu a údržbu komponentov vo vesmíre. Počnúc programom Artemis sa systém bude používať pre celé vesmírne, lunárne misie a misie na Mars.

Inde vedci z Brunswick University of Technology a Hannoverského laserového centra (LZH) nedávno prvýkrát vytlačili mesačné ťažké skaly v 3D pri nulovej gravitácii. V experimentálnom projekte „MOONRISE“ tím nainštaloval prispôsobený laser na svoj lunárny rover „MIRA3D“ a roztavil mesačný prach do gule, čím pripravil pôdu pre výrobu ekonomických štruktúr na Mesiaci.