Eiropas Kosmosa aģentūra izstrādā augstas temperatūras FFF 3D printeri Starptautiskajai kosmosa stacijai

23. martā Eiropas Kosmosa aģentūras (ESA) konsorcijs izstrādāja un izgatavoja agrīnu FFF 3D printeri Starptautiskajai kosmosa stacijai (SKS). Prototipa sistēma ir izstrādāta IMPERIAL projekta ietvaros, kurā tiek izmantotas konveijera lentes sastāvdaļas, lai (teorētiski) 3D drukas detaļas neierobežotā garumā. ESA Advanced Manufacturing seminārā marta sākumā tika demonstrēta nenosauktā 3D printera funkcija. Produkts var būt savietojams ar visiem augstas temperatūras inženiertehniskajiem pavedieniem. Dalībnieki uz vietas bija liecinieki 1,5 m garu tērauda stieņu izgatavošanas procesam.

Projekta konsorcijā ir Vācijas aviācijas un kosmosa kompānijas OHB un Azimut Space, Aslonas Tehnoloģiju institūts Īrijas Republikā un Portugāles 3D printeru piegādātājs BEEVERYCREATIVE. "Izmantojot šo darbību, mēs pārvarējām vienu no galvenajiem 3D drukāšanas ierobežojumiem - apjomu - un izmantojām kompaktu 3D printeri, kas spēj apstrādāt augstas veiktspējas termoplastu." Skaidroja EKA materiālu eksperts Ugo Lafonts. "Tas ir lielisks sasniegums, un tas paplašinās šī pēc pieprasījuma ražošanas procesa pielietojuma jomu."

Starptautiskā kosmosa stacija

Starptautiskā kosmosa stacija. Attēls ir no NASA.

Kas ir projekts IMPERIAL?

Pēc tam, kad ESA sākotnējais MELT projekts bija veiksmīgs, projekts pārbaudīja rūpnieciskās FFF 3D drukāšanas iespējamību mikrogravitācijas apstākļos un pēc tam uzsāka IMPERIAL projektu. Projekts IMPERIAL plāno veikt turpmākas darbības un izstrādāt pilnīgu kosmosa ražošanas sistēmu, kas var pārvarēt mūsdienu 3D printeru izmēru ierobežojumus. Tāpēc sistēma galu galā tiks izmantota ražošanai un apkopei pēc pieprasījuma Starptautiskajā kosmosa stacijā, tādējādi nodrošinot pašpietiekamu telpu turpmākiem ilgtermiņa lidojumiem kosmosā.

Adventit Makaya, ESA vecākais ražošanas inženieris, norādīja: "Lai veicinātu ilgtspējību, ir ļoti svarīgi izstrādāt ārpuszemes ražošanas risinājumu lielām daļām cilvēku izpētes vidē (piemēram, šeit un pēc tam uz kosmosa kuģu strukturālajām daļām). un uzticamība. Tā ir spēcīga iespēja nākotnes kosmosa lidojumu misijām."

Pirms IMPERIAL projekta ESA konsorcijs izstrādāja 3D drukas sistēmu ar mikrogravitācijas funkciju saskaņā ar projektu MELT. Bilde ir no BEEVERYCREATIVE.

Kosmosa industriālā FFF 3D druka

Pašam printerim jāatbilst daudzām stingrām tehniskām prasībām. Tas ietver iespēju drukāt augstas veiktspējas inženiertehniskos polimērus, piemēram, PEEK, spēju drukāt mikrogravitācijas apstākļos, vienlaikus saglabājot zemei ​​līdzīgu detaļu kvalitāti un iespēju drukāt bezgalīgi lielas detaļas vienā virzienā. Sistēmas elektroenerģijas patēriņš arī ir stingri ierobežots, un, tā kā telpā trūkst pēcapstrādes iespēju, tai jābūt gatavai izmantot funkcionālās drukātās detaļas tieši no būvniecības telpas. Lai nodrošinātu veiksmīgu integrāciju ISS, komanda, izstrādājot 3D printerus, bija spiesta ņemt vērā arī izejmateriālu pieejamību. Vismaz pēc detaļu izgatavošanas atlikušie lūžņi ir jāsamazina līdz minimumam, un, ja iespējams, tos var pilnībā izmantot atkārtoti.

OHB projektu vadītāja Antonella Sgambati piebilda: "Fakti ir pierādījuši, ka FFF, izmantojot augstas veiktspējas polimēru, neietekmē gravitācijas samazināšanas vide, kas paver ceļu jauniem izaicinājumiem, piemēram, neierobežota garuma drukāšanai vienā virzienā vai sērijveida ražošanai. Šī projekta ietvaros ir apzinātas un novērstas jaunas tehnoloģiju nepilnības BEEVERYCREATIVE prototipu izstrādē un testēšanā, tādējādi panākot šo unikālo sasniegumu, padarot ražošanas procesus ārpus zemes par vēl vienu soli uz priekšu.

Jaunais Project IMPERIAL 3D printeris tiek izmantots 1,5 m garu tērauda stieņu ražošanai

Jaunais Project IMPERIAL 3D printeris tiek izmantots 1,5 m garu tērauda stieņu ražošanai. Fotografēja ESA.

Tā kā starpplanētu kosmosa lidojumu izredzes tuvojas realitātei, kosmosa piedevu ražošana ir kļuvusi par karstu tēmu aviācijas jomā. Šī gada sākumā inženiertehniskais uzņēmums COSM Advanced Manufacturing Systems sāka NASA metāla EBM 3D printeru galīgo izstrādi un būvniecību. Sistēma ir izstrādāta, lai atbilstu NASA prasībām automatizētai ražošanai un komponentu apkopei kosmosā. Sākot no Artemis programmas, sistēma tiks izmantota visās kosmosa, Mēness un Marsa misijās.

Citur Brunsvikas Tehnoloģiju universitātes un Hannoveres lāzeru centra (LZH) pētnieki nesen pirmo reizi izdrukāja Mēness smagos akmeņus 3D formātā zem nulles gravitācijas. Eksperimentālajā projektā "MOONRISE" komanda uzstādīja pielāgotu lāzeru savam Mēness roverim "MIRA3D" un izkausēja Mēness putekļus sfērā, paverot ceļu ekonomisko struktūru ražošanai uz Mēness.