Euroopan avaruusjärjestö kehittää korkean lämpötilan FFF 3D-tulostinta kansainväliselle avaruusasemalle

Maaliskuun 23. päivänä Euroopan avaruusjärjestön (ESA) alainen konsortio suunnitteli ja valmisti varhaisen FFF-3D-tulostimen kansainväliselle avaruusasemalle (ISS). Prototyyppijärjestelmä on kehitetty osana IMPERIAL-projektia, joka käyttää kuljetinhihnakomponentteja (teoreettisesti) 3D-tulostukseen rajoittamattoman pituisina osina. Maaliskuun alussa järjestetyssä ESA Advanced Manufacturing -seminaarissa nimettömän 3D-tulostimen toimintaa esiteltiin. Tuote voi olla yhteensopiva kaikkien korkean lämpötilan teknisten filamenttien kanssa. Osallistujat olivat todistamassa 1,5 metrin pituisten terästankojen valmistusprosessia paikan päällä.

Hankkeen konsortioon kuuluvat saksalaiset ilmailu- ja avaruusyhtiöt OHB ja Azimut Space, Aslon Institute of Technology Irlannissa sekä portugalilainen 3D-tulostintoimittaja BEEVERYCREATIVE. "Tämän toiminnan avulla voitimme yhden 3D-tulostuksen tärkeimmistä rajoituksista - volyymin - ja käytimme kompaktia 3D-tulostinta, joka pystyy käsittelemään korkean suorituskyvyn kestomuoveja." ESAn materiaaliasiantuntija Ugo Lafont selitti. "Tämä on hieno saavutus, ja se laajentaa tämän on-demand-valmistusprosessin sovellusaluetta."

Kansainvälinen avaruusasema

Kansainvälinen avaruusasema. Kuva on NASA:lta.

Mikä on IMPERIAL-projekti?

Kun ESAn alkuperäinen MELT-projekti oli onnistunut, projekti testasi teollisen FFF 3D-tulostuksen toteutettavuutta mikrogravitaatioolosuhteissa ja käynnisti sitten IMPERIAL-projektin. Project IMPERIAL aikoo ryhtyä lisätoimiin ja kehittää täydellisen avaruusvalmistusjärjestelmän, joka voi voittaa nykypäivän 3D-tulostimien kokorajoitukset. Siksi järjestelmää käytetään lopulta tilausvalmistukseen ja huoltoon kansainvälisellä avaruusasemalla, mikä tarjoaa omavaraisen tilan tulevaa pitkäkestoista avaruuslentoa varten.

Adventit Makaya, ESAn vanhempi valmistusinsinööri, huomautti: "Maan ulkopuolisen valmistusratkaisun kehittäminen suurille osille ihmisen tutkimusympäristössä (esimerkiksi täällä ja sitten avaruusalusten rakenneosiin) on ratkaisevan tärkeää kestävyyden parantamiseksi. ja luotettavuus. Se on voimakas ominaisuus tulevia avaruuslentotehtäviä varten."

Ennen IMPERIAL-projektia ESA-konsortio kehitti MELT-projektissa 3D-tulostusjärjestelmän mikrogravitaatiotoiminnolla. Kuva on BEEVERYCREATIVElta.

Avaruusteollisuuden FFF 3D-tulostus

Itse tulostimen on täytettävä monia tiukkoja teknisiä vaatimuksia. Tähän sisältyy kyky tulostaa korkean suorituskyvyn teknisiä polymeerejä, kuten PEEK, kyky tulostaa mikrogravitaatioolosuhteissa, samalla kun säilytetään maapallon kaltaisten osien laatu ja mahdollisuus tulostaa äärettömästi suuria osia yhteen suuntaan. Järjestelmän tehonkulutus on myös tiukasti rajoitettu ja koska tilassa ei ole jälkikäsittelytiloja, sen tulee olla valmis käyttämään toimivia painettuja osia suoraan rakennushuoneesta. ISS-integraation onnistumisen varmistamiseksi tiimi joutui ottamaan huomioon myös raaka-aineiden saatavuuden 3D-tulostimia suunniteltaessa. Osien valmistuksen jälkeen jäljelle jäävä romu tulee minimoida vähintään ja se voidaan käyttää kokonaan uudelleen, mikäli mahdollista.

OHB:n projektipäällikkö Antonella Sgambati lisäsi: "Faktiat ovat osoittaneet, että painovoiman vähentämisympäristö ei vaikuta korkean suorituskyvyn polymeeriä käyttävään FFF:ään, mikä tasoittaa tietä uusille haasteille, kuten rajoittamattoman pituuden tulostamiseen yhteen suuntaan tai erätuotannon käyttöön. Tämän projektin puitteissa on tunnistettu ja korjattu uusia teknologisia puutteita BEEVERYCREATIVEn prototyyppien kehittämisessä ja testauksessa, mikä on saavuttanut tämän ainutlaatuisen saavutuksen, tehden valmistusprosesseista maapallon ulkopuolella Toinen askel eteenpäin."

Uutta Project IMPERIAL 3D -tulostinta käytetään 1,5 metrin pituisten terästankojen valmistukseen

Uutta Project IMPERIAL 3D -tulostinta käytetään 1,5 metrin pituisten terästankojen valmistukseen. Kuvannut ESA.

Planeettojen välisen avaruuslennon lähestyessä todellisuutta avaruuslisäaineiden valmistuksesta on tullut kuuma aihe ilmailualalla. Aiemmin tänä vuonna COSM Advanced Manufacturing Systems, insinööritoimisto, aloitti metallisten EBM 3D -tulostimien lopullisen kehittämisen ja rakentamisen NASA:lle. Järjestelmä on suunniteltu täyttämään NASA:n vaatimukset automatisoidusta valmistuksesta ja komponenttien huollosta avaruudessa. Artemis-ohjelmasta alkaen järjestelmää käytetään koko avaruus-, kuu- ja Mars-lentotoiminnassa.

Muualla Brunswickin teknillisen yliopiston ja Hannoverin laserkeskuksen (LZH) tutkijat tulostivat äskettäin kuun raskaita kiviä 3D-muodossa nollapainovoimalla. Kokeellisessa "MOONRISE"-projektissa tiimi asensi räätälöidyn laserin "MIRA3D"-kuumönkijään ja sulatti kuun pölyn palloksi, mikä tasoitti tietä taloudellisten rakenteiden valmistamiselle Kuussa.