European Space Agency udvikler højtemperatur FFF 3D-printer til den internationale rumstation

Den 23. marts designede og fremstillede et konsortium under European Space Agency (ESA) en tidlig FFF 3D-printer til den internationale rumstation (ISS). Prototypesystemet er udviklet som en del af IMPERIAL-projektet, som bruger transportbåndskomponenter til (teoretisk) at 3D-printe dele i ubegrænset længde. På ESA Advanced Manufacturing-seminaret i begyndelsen af ​​marts blev funktionen af ​​den unavngivne 3D-printer demonstreret. Produktet kan være kompatibelt med alle højtemperaturtekniske filamenter. Deltagerne var vidne til processen med at lave 1,5 m lange stålstænger på stedet.

Konsortiet af projektet omfatter de tyske luftfartsselskaber OHB og Azimut Space, Aslon Institute of Technology i Irland og den portugisiske 3D-printerudbyder BEEVERYCREATIVE. "Gennem denne aktivitet overvandt vi en af ​​de vigtigste begrænsninger ved 3D-print - volumen - og brugte en kompakt 3D-printer, der var i stand til at håndtere højtydende termoplast." Ugo Lafont, en materialeekspert hos ESA, forklarede. "Dette er en stor præstation, og det vil udvide anvendelsesområdet for denne on-demand fremstillingsproces."

Den Internationale Rumstation

Den Internationale Rumstation. Billedet er fra NASA.

Hvad er IMPERIAL-projektet?

Efter at ESA's indledende MELT-projekt var vellykket, testede projektet gennemførligheden af ​​industriel FFF 3D-printning under mikrotyngdekraftsforhold og lancerede derefter IMPERIAL-projektet. Project IMPERIAL planlægger at tage yderligere skridt og udvikle et komplet rumproduktionssystem, der kan overvinde størrelsesbegrænsningerne for nutidens 3D-printere. Derfor vil systemet på sigt blive brugt til on-demand fremstilling og vedligeholdelse på den internationale rumstation, og dermed give selvforsynende plads til fremtidig langsigtet rumflyvning.

Adventit Makaya, en senior produktionsingeniør hos ESA, påpegede: "Udviklingen af ​​en udenjordisk fremstillingsløsning til store dele i et miljø med menneskelig udforskning (for eksempel her og derefter på de strukturelle dele af rumfartøjer) er afgørende for at øge bæredygtigheden og pålidelighed. Det er en kraftfuld kapacitet til fremtidige rumflyvningsmissioner."

Før IMPERIAL-projektet udviklede ESA-konsortiet et 3D-printsystem med mikrotyngdekraftsfunktion under MELT-projektet. Billedet er fra BEEVERYCREATIVE.

Rumindustri FFF 3D-print

Selve printeren skal overholde mange strenge tekniske krav. Dette inkluderer at være i stand til at printe højtydende ingeniørpolymerer såsom PEEK, at kunne printe under mikrogravitationsforhold, samtidig med at kvaliteten af ​​dele, der ligner jorden, bevares, og at kunne printe uendelige store dele i én retning. Systemets strømforbrug er også strengt begrænset, og på grund af manglende efterbehandlingsfaciliteter i rummet skal det være klar til at bruge funktionelle printede dele direkte fra byggerummet. For at sikre en vellykket integration i ISS var teamet også tvunget til at overveje tilgængeligheden af ​​råmaterialer, når de designede 3D-printere. Eventuelt skrot, der er tilbage efter produktionen af ​​dele, skal mindst minimeres og kan genbruges fuldstændigt, når det er muligt.

Antonella Sgambati, OHB-projektleder, tilføjede: "Fakta har bevist, at FFF, der bruger højtydende polymer, ikke påvirkes af tyngdekraftsreduktionsmiljøet, hvilket baner vejen for nye udfordringer, såsom at printe ubegrænset længde i én retning eller bruge batchproduktion. I Inden for rammerne af dette projekt er nye teknologiske huller blevet identificeret og udbedret i prototypeudviklingen og -testningen af ​​BEEVERYCREATIVE, og dermed opnået denne unikke præstation, hvilket gør fremstillingsprocesser uden for jorden til endnu et skridt fremad."

Den nye Project IMPERIAL 3D-printer bruges til at producere 1,5 m lange stålstænger

Den nye Project IMPERIAL 3D-printer bruges til at producere 1,5 m lange stålstænger. Fotograferet af ESA.

Med udsigten til, at interplanetarisk rumflyvning kommer tættere på virkeligheden, er fremstilling af rumtilsætningsstoffer blevet et varmt emne inden for rumfartsområdet. Tidligere i år begyndte COSM Advanced Manufacturing Systems, et ingeniørfirma, den endelige udvikling og konstruktion af EBM 3D-printere i metal til NASA. Systemet er designet til at opfylde NASAs krav til automatiseret fremstilling og komponentvedligeholdelse i rummet. Med udgangspunkt i Artemis-programmet vil systemet blive brugt til hele rum-, måne- og Mars-missionerne.

Andre steder har forskere ved Brunswick University of Technology og Hanover Laser Center (LZH) for nylig printet tunge månens sten i 3D under nul tyngdekraft for første gang. I det eksperimentelle "MOONRISE"-projekt installerede holdet en tilpasset laser på sin "MIRA3D" måne-rover og smeltede månestøvet til en kugle, hvilket banede vejen for fremstilling af økonomiske strukturer på månen.