3D Printing: Zmniejszenie masy i objętości przed startem
Drukowanie przyrostowe, znane również jako druk 3D, jest regularnie stosowane na Ziemi do szybkiej produkcji różnych urządzeń. Dostosowanie tego procesu do przestrzeni kosmicznej mogłoby pozwolić członkom załogi na tworzenie narzędzi i części do konserwacji oraz naprawy sprzętu na miejscu, zamiast próbować zabierać ze sobą każdy element, który mógłby być potrzebny.
Możliwość produkcji rzeczy w przestrzeni kosmicznej jest szczególnie ważna w planowaniu misji na Księżyc i Marsa, ponieważ dodatkowe zapasy nie mogą być szybko wysyłane z Ziemi, a pojemność ładunkowa jest ograniczona.
Badania na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej pomagają rozwijać zdolność do zaspokajania wielu potrzeb w oparciu o druk 3D.
Drukarka 3D do metali, bieżące badanie ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej), testuje drukowanie 3D małych metalowych części w mikrograwitacji. Wyniki mogą poprawić zrozumienie funkcji, wydajności i działania druku 3D w przestrzeni kosmicznej z użyciem metalu, a także jakości, wytrzymałości i cech drukowanych części. Ta praca mogłaby również przynieść korzyści zastosowaniom na Ziemi, które wykorzystują metal, takim jak przemysł motoryzacyjny, lotniczy i morski.
Drukowanie 3D w zerowej grawitacji wysłało pierwszą drukarkę 3D, opracowaną przez Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla NASA i firmę Redwire (wcześniej Made in Space), na stację kosmiczną w 2014 roku. Drukarka używała procesu, który dostarczał ciągłą nitkę plastiku przez podgrzewany ekstruder i wykładał ją warstwa po warstwie na tacy, aby stworzyć obiekt. Badanie wyprodukowało ponad tuzin części, w tym kluczyk zapadkowy, pokazując, że badacze mogli przesłać projekt z Ziemi do systemu na stacji ponad 200 mil nad ziemią.
Porównanie części wyprodukowanych w przestrzeni kosmicznej z tymi wyprodukowanymi na Ziemi wykazało, że mikrograwitacja nie miała istotnego wpływu na proces.
Następnie Redwire opracował Zakład Druku Przyrostowego (AMF), który został wysłany na stację w 2015 roku. Badacze ocenili jego parametry mechaniczne i stwierdzili, że wystąpiły poprawy w wytrzymałości na rozciąganie i elastyczności w porównaniu do wcześniejszego demonstratora, co przyczyniło się do dalszego rozwoju technologii dla tego typu produkcji na Ziemi i w przestrzeni.
W latach 2015 i 2016 Przenośna Drukarka 3D na pokładzie testowała zautomatyzowaną drukarkę opracowaną przez Włoską Agencję Kosmiczną do produkcji plastikowych obiektów w przestrzeni. Badanie dostarczyło informacji na temat zachowania materiału w mikrograwitacji, co mogłoby wspierać rozwój europejskiej technologii druku przyrostowego do użytku w przestrzeni.
Innym podejściem jest recykling plastiku - na przykład przekształcanie zużytego klucza wydrukowanego w 3D w łyżkę i tworzenie przedmiotów z plastikowych torebek i pianki opakowaniowej używanej do wysyłania zapasów w kosmos. Ta technologia mogłaby pomóc w zmniejszeniu ilości surowców podczas startu i ograniczeniu ilości odpadów, które muszą być unieszkodliwione podczas długich podróży. Refabryka, maszyna stworzona przez Tethers Unlimited Inc., testowała to podejście i pomyślnie wyprodukowała swój pierwszy obiekt. W procesie łączenia wystąpiły pewne problemy, prawdopodobnie spowodowane mikrograwitacją, ale ocena materiału mogłaby pomóc określić, czy istnieją ograniczenia dotyczące liczby razy, kiedy plastik można ponownie wykorzystać. Ostatecznie badacze planują stworzyć bazę danych części, które mogą być wytwarzane przy użyciu możliwości stacji kosmicznej.
Redwire Regolith Print (RRP) testowała inny rodzaj surowca do druku 3D w orbicie, symulowaną wersję regolitów, czyli pyłu występującego na powierzchni Księżyca i innych ciał planetarnych. Wyniki mogą prowadzić do opracowania technologii do wykorzystania regolitów do konstruowania habitatów i innych struktur, zamiast przywozić surowce z Ziemi.
Na stacji kosmicznej prowadzono również badania nad formą drukowania 3D zwaną drukowaniem biologicznym lub biodrukowaniem. Proces ten wykorzystuje komórki żywe, białka i składniki odżywcze jako surowce do potencjalnego produkowania ludzkich tkankek do leczenia urazów i chorób, co mogłoby przynieść korzyści przyszłym załogom i pacjentom na Ziemi.
Inne techniki wytwarzania testowane w orbitującym laboratorium obejmują produkcję włókien optycznych oraz hodowlę kryształów do syntezowania farmaceutyków i wytwarzania półprzewodników.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
