Europejska Agencja Kosmiczna opracowuje wysokotemperaturową drukarkę 3D FFF dla Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

23 marca konsorcjum w ramach Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) zaprojektowało i wyprodukowało wczesną drukarkę 3D FFF dla Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Prototypowy system powstaje w ramach projektu IMPERIAL, który wykorzystuje komponenty przenośnika taśmowego do (teoretycznie) drukowania 3D części o nieograniczonej długości. Na seminarium ESA Advanced Manufacturing na początku marca zademonstrowano funkcję nienazwanej drukarki 3D. Produkt może być kompatybilny ze wszystkimi włóknami technicznymi odpornymi na wysokie temperatury. Uczestnicy byli świadkami procesu wytwarzania stalowych prętów o długości 1,5 m na miejscu.

W skład konsorcjum projektu wchodzą niemieckie firmy lotnicze OHB i Azimut Space, Aslon Institute of Technology w Republice Irlandii oraz portugalski dostawca drukarek 3D BEEVERYCREATIVE. „Dzięki temu zajęliśmy się jednym z głównych ograniczeń druku 3D – objętości – i zastosowaliśmy kompaktową drukarkę 3D zdolną do obsługi wysokowydajnych tworzyw termoplastycznych”. Wyjaśnił Ugo Lafont, ekspert ds. materiałów w ESA. „To wspaniałe osiągnięcie, które rozszerzy zakres zastosowań tego procesu produkcyjnego na żądanie”.

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. Zdjęcie pochodzi z NASA.

Czym jest projekt IMPERIAL?

Po pomyślnym zakończeniu pierwszego projektu MELT ESA, w ramach projektu przetestowano wykonalność przemysłowego drukowania 3D FFF w warunkach mikrograwitacji, a następnie uruchomiono projekt IMPERIAL. Projekt IMPERIAL planuje podjęcie dalszych działań i opracowanie kompletnego systemu produkcji kosmicznej, który może przezwyciężyć ograniczenia rozmiaru dzisiejszych drukarek 3D. Dlatego system zostanie ostatecznie wykorzystany do produkcji i konserwacji na żądanie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, zapewniając w ten sposób samowystarczalną przestrzeń dla przyszłych długoterminowych lotów kosmicznych.

Adventit Makaya, starszy inżynier produkcji w ESA, zauważył: „Opracowanie pozaziemskiego rozwiązania produkcyjnego dla dużych części w środowisku eksploracji przez człowieka (na przykład tutaj, a następnie na elementach konstrukcyjnych statku kosmicznego) ma kluczowe znaczenie dla zwiększenia zrównoważonego rozwoju i niezawodności. Jest to potężna zdolność dla przyszłych misji kosmicznych”.

Przed projektem IMPERIAL konsorcjum ESA opracowało system druku 3D z funkcją mikrograwitacji w ramach projektu MELT. Zdjęcie pochodzi z BEEVERYCREATIVE.

Kosmiczny przemysłowy druk 3D FFF

Sama drukarka musi spełniać wiele surowych wymagań technicznych. Obejmuje to możliwość drukowania wysokowydajnych polimerów inżynierskich, takich jak PEEK, możliwość drukowania w warunkach mikrograwitacji przy zachowaniu jakości części podobnych do Ziemi oraz możliwość drukowania nieskończenie dużych części w jednym kierunku. Pobór mocy systemu jest również ściśle ograniczony, a ze względu na brak w przestrzeni zaplecza post-processingu, musi on być gotowy do użycia funkcjonalnych części drukowanych bezpośrednio z hali konstrukcyjnej. Aby zapewnić udaną integrację z ISS, zespół został również zmuszony do rozważenia dostępności surowców podczas projektowania drukarek 3D. Wszelkie złom pozostające po wyprodukowaniu części należy co najmniej zminimalizować i, jeśli to możliwe, można je całkowicie ponownie wykorzystać.

Antonella Sgambati, kierownik projektu OHB, dodała: „Fakty dowiodły, że FFF wykorzystujący wysokowydajny polimer nie podlega wpływowi środowiska redukcji grawitacji, co toruje drogę nowym wyzwaniom, takim jak drukowanie nieograniczonej długości w jednym kierunku lub produkcja seryjna. w ramach tego projektu zidentyfikowano nowe luki technologiczne i usunięto je w rozwoju prototypu i testowaniu BEEVERYCREATIVE, osiągając w ten sposób to wyjątkowe osiągnięcie, czyniąc procesy produkcyjne poza ziemią Kolejny krok naprzód.”

Nowa drukarka 3D Project IMPERIAL służy do produkcji stalowych prętów o długości 1,5 m

Nowa drukarka 3D Project IMPERIAL służy do produkcji stalowych prętów o długości 1,5m. Sfotografowany przez ESA.

Ponieważ perspektywa międzyplanetarnych lotów kosmicznych zbliża się do rzeczywistości, produkcja dodatków kosmicznych stała się gorącym tematem w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki. Na początku tego roku firma inżynierska COSM Advanced Manufacturing Systems rozpoczęła ostateczny rozwój i budowę metalowych drukarek 3D EBM dla NASA. System został zaprojektowany, aby spełnić wymagania NASA dotyczące zautomatyzowanej produkcji i konserwacji komponentów w kosmosie. Począwszy od programu Artemis, system będzie wykorzystywany do całej misji kosmicznej, księżycowej i marsjańskiej.

W innym miejscu naukowcy z Brunswick University of Technology i Hanover Laser Center (LZH) niedawno po raz pierwszy wydrukowali księżycowe ciężkie skały w 3D w warunkach zerowej grawitacji. W ramach eksperymentalnego projektu „MOONRISE” zespół zainstalował dostosowany laser na swoim księżycowym łaziku „MIRA3D” i stopił księżycowy pył w kulę, torując drogę do produkcji struktur ekonomicznych na Księżycu.