Euroopa Kosmoseagentuur arendab rahvusvahelise kosmosejaama jaoks kõrge temperatuuriga FFF 3D-printerit

23. märtsil kavandas ja valmistas Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) alluvuses olev konsortsium Rahvusvahelise Kosmosejaama (ISS) jaoks varajase FFF 3D-printeri. Prototüübisüsteem töötatakse välja projekti IMPERIAL raames, mis kasutab konveierilindi komponente (teoreetiliselt) piiramatu pikkusega 3D-printimiseks. Märtsi alguses toimunud ESA Advanced Manufacturing seminaril demonstreeriti nimetu 3D-printeri funktsiooni. Toode võib ühilduda kõigi kõrgtemperatuuriliste insenerfilamentidega. Osalejad olid tunnistajaks 1,5 m pikkuste terasvarraste valmistamise protsessile kohapeal.

Projekti konsortsiumisse kuuluvad Saksa lennundusettevõtted OHB ja Azimut Space, Asloni Tehnoloogiainstituut Iiri Vabariigis ja Portugali 3D-printerite pakkuja BEEVERYCREATIVE. "Selle tegevusega ületasime 3D-printimise ühe peamise piirangu – mahu – ja kasutasime kompaktset 3D-printerit, mis on võimeline käsitsema suure jõudlusega termoplasti." selgitas ESA materjaliekspert Ugo Lafont. "See on suurepärane saavutus ja see laiendab selle tellitava tootmisprotsessi rakendusvaldkonda."

Rahvusvaheline kosmosejaam

Rahvusvaheline kosmosejaam. Pilt on NASAst.

Mis on projekt IMPERIAL?

Pärast seda, kui ESA esialgne MELT-projekt oli edukas, testiti projektiga tööstusliku FFF 3D-printimise teostatavust mikrogravitatsiooni tingimustes ja seejärel käivitati projekt IMPERIAL. Projekt IMPERIAL kavatseb võtta edasisi meetmeid ja arendada terviklikku ruumitootmissüsteemi, mis ületab tänapäevaste 3D-printerite suurusepiirangud. Seetõttu hakatakse süsteemi lõpuks kasutama rahvusvahelises kosmosejaamas tellitava tootmise ja hoolduse jaoks, pakkudes seega isemajandavat ruumi tulevaste pikaajaliste kosmoselendude jaoks.

ESA vanemtootmisinsener Adventit Makaya märkis: "Maavälise tootmislahenduse väljatöötamine suurte osade jaoks inimeste uurimiskeskkonnas (näiteks siin ja seejärel kosmoselaevade konstruktsiooniosades) on jätkusuutlikkuse suurendamiseks ülioluline. ja usaldusväärsus. See on võimas võime tulevaste kosmoselendude jaoks."

Enne projekti IMPERIAL töötas ESA konsortsium MELT projekti raames välja mikrogravitatsioonifunktsiooniga 3D-printimissüsteemi. Pilt on pärit BEEVERYCREATIVE'ist.

Kosmosetööstuslik FFF 3D printimine

Printer ise peab vastama paljudele rangetele tehnilistele nõuetele. See hõlmab võimet printida suure jõudlusega insener-polümeere, nagu PEEK, võimet printida mikrogravitatsiooni tingimustes, säilitades samal ajal maaga sarnaste osade kvaliteedi, ja võimalust printida lõpmatult suuri osi ühes suunas. Samuti on süsteemi voolutarve rangelt piiratud ning kuna ruumis puuduvad järeltöötlusvõimalused, peab see olema valmis kasutama funktsionaalseid trükitud detaile otse ehitusruumist. Eduka integreerimise tagamiseks ISS-iga oli meeskond sunnitud 3D-printerite projekteerimisel arvestama ka tooraine kättesaadavusega. Pärast osade tootmist järelejäänud jäägid tuleb minimeerida ja võimaluse korral täielikult taaskasutada.

OHB projektijuht Antonella Sgambati lisas: "Faktid on tõestanud, et suure jõudlusega polümeeri kasutavat FFF-d ei mõjuta gravitatsiooni vähendamise keskkond, mis sillutab teed uutele väljakutsetele, nagu näiteks piiramatu pikkusega printimine ühes suunas või partiitootmine. Selle projekti raames on BEEVERYCREATIVE prototüübi väljatöötamisel ja testimisel tuvastatud ja kõrvaldatud uued tehnoloogilised lüngad, saavutades seega selle ainulaadse saavutuse, muutes tootmisprotsessid väljaspool maad järjekordseks sammuks edasi.

Uut Project IMPERIAL 3D-printerit kasutatakse 1,5 m pikkuste terasvarraste tootmiseks

Uut Project IMPERIAL 3D-printerit kasutatakse 1,5 m pikkuste terasvarraste tootmiseks. Pildistanud ESA.

Kuna planeetidevahelised kosmoselennud on reaalsusele lähemal, on kosmoselisandite tootmine muutunud kosmosevaldkonnas kuumaks teemaks. Selle aasta alguses alustas inseneriettevõte COSM Advanced Manufacturing Systems NASA jaoks metallist EBM 3D-printerite lõplikku väljatöötamist ja ehitamist. Süsteem on loodud vastama NASA nõuetele automatiseeritud tootmise ja komponentide hoolduse osas kosmoses. Alates Artemise programmist kasutatakse süsteemi kogu kosmose-, Kuu- ja Marsi-missioonil.

Mujal printisid Brunswicki tehnikaülikooli ja Hannoveri laserkeskuse (LZH) teadlased esimest korda Kuu rasked kivimid 3D-vormingus nullgravitatsiooni all. Eksperimentaalses projektis "MOONRISE" paigaldas meeskond oma kuukulgurile "MIRA3D" kohandatud laseri ja sulatas kuutolmu sfääriks, sillutades teed Kuul majandusstruktuuride tootmisele.