Evropská vesmírná agentura vyvíjí vysokoteplotní 3D tiskárnu FFF pro Mezinárodní vesmírnou stanici

23. března konsorcium Evropské vesmírné agentury (ESA) navrhlo a vyrobilo ranou 3D tiskárnu FFF pro Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS). Prototypový systém je vyvíjen v rámci projektu IMPERIAL, který využívá komponenty dopravního pásu k (teoreticky) 3D tisku dílů v neomezené délce. Na semináři ESA Advanced Manufacturing začátkem března byla předvedena funkce nejmenované 3D tiskárny. Produkt může být kompatibilní se všemi vysokoteplotními technickými vlákny. Účastníci byli svědky procesu výroby 1,5 m dlouhých ocelových tyčí na místě.

Konsorcium projektu zahrnuje německé letecké společnosti OHB a Azimut Space, Aslon Institute of Technology v Irské republice a portugalský poskytovatel 3D tiskáren BEEVERYCREATIVE. „Touto aktivitou jsme překonali jedno z hlavních omezení 3D tisku – objem – a použili kompaktní 3D tiskárnu schopnou zpracovávat vysoce výkonné termoplasty.“ Ugo Lafont, materiálový expert ESA, vysvětlil. "Je to velký úspěch a rozšíří oblast použití tohoto výrobního procesu na vyžádání."

Mezinárodní vesmírná stanice

Mezinárodní vesmírná stanice. Obrázek je z NASA.

Co je projekt IMPERIAL?

Poté, co byl počáteční projekt MELT společnosti ESA úspěšný, projekt testoval proveditelnost průmyslového FFF 3D tisku v podmínkách mikrogravitace a poté spustil projekt IMPERIAL. Projekt IMPERIAL plánuje podniknout další kroky a vyvinout kompletní vesmírný výrobní systém, který dokáže překonat omezení velikosti dnešních 3D tiskáren. Proto bude systém nakonec použit pro výrobu a údržbu na vyžádání na Mezinárodní vesmírné stanici, čímž poskytne soběstačný prostor pro budoucí dlouhodobé vesmírné lety.

Adventit Makaya, vedoucí výrobní inženýr v ESA, zdůraznil: „Vývoj mimozemského výrobního řešení pro velké díly v prostředí lidského průzkumu (například zde a poté na konstrukčních částech vesmírných lodí) je zásadní pro zlepšení udržitelnosti. a spolehlivost. Je to výkonná schopnost pro budoucí mise vesmírných letů.“

Před projektem IMPERIAL vyvinulo konsorcium ESA v rámci projektu MELT systém 3D tisku s funkcí mikrogravitace. Obrázek je z BEEVERYCREATIVE.

Vesmírný průmyslový FFF 3D tisk

Samotná tiskárna musí splňovat mnoho přísných technických požadavků. To zahrnuje schopnost tisknout vysoce výkonné technické polymery, jako je PEEK, schopnost tisknout v podmínkách mikrogravitace při zachování kvality dílů podobných Zemi a schopnost tisknout nekonečně velké díly v jednom směru. Přísně omezená je také spotřeba energie systému a vzhledem k nedostatku postprocessingových zařízení v prostoru musí být připraven k použití funkčních tištěných dílů přímo z konstrukční místnosti. Aby byla zajištěna úspěšná integrace do ISS, byl tým nucen při navrhování 3D tiskáren také zvážit dostupnost surovin. Jakýkoli odpad, který zůstane po výrobě dílů, musí být alespoň minimalizován a pokud je to možné, může být zcela znovu použit.

Antonella Sgambati, projektová manažerka OHB, dodala: „Fakta prokázala, že FFF využívající vysoce výkonný polymer není ovlivněn prostředím se sníženou gravitací, což dláždí cestu novým výzvám, jako je tisk neomezené délky v jednom směru nebo použití sériové výroby. V rámci tohoto projektu byly identifikovány a odstraněny nové technologické mezery ve vývoji prototypu a testování BEEVERYCREATIVE, čímž bylo dosaženo tohoto jedinečného úspěchu, díky čemuž jsou výrobní procesy mimo Zemi dalším krokem vpřed.

Nová 3D tiskárna Project IMPERIAL slouží k výrobě 1,5 m dlouhých ocelových tyčí

Nová 3D tiskárna Project IMPERIAL slouží k výrobě 1,5 m dlouhých ocelových tyčí. Fotografoval ESA.

S vyhlídkou, že se meziplanetární vesmírný let přiblíží realitě, se výroba aditivních látek do vesmíru stala žhavým tématem na poli letectví a kosmonautiky. Začátkem tohoto roku zahájila strojírenská společnost COSM Advanced Manufacturing Systems finální vývoj a konstrukci kovových 3D tiskáren EBM pro NASA. Systém je navržen tak, aby splňoval požadavky NASA na automatizovanou výrobu a údržbu komponent ve vesmíru. Počínaje programem Artemis bude systém používán pro celé vesmírné, lunární a marsovské mise.

Jinde vědci z Brunswick University of Technology a Hannoverského laserového centra (LZH) nedávno poprvé vytiskli měsíční těžké kameny ve 3D při nulové gravitaci. V experimentálním projektu „MOONRISE“ tým nainstaloval na svůj lunární rover „MIRA3D“ upravený laser a roztavil měsíční prach do koule, čímž připravil cestu pro výrobu ekonomických struktur na Měsíci.