Вторник, 27 февраля, 2024
ДомойТехнологииСоздавая будущее с помощью металлического 3D-принтера ЕКА в космосе

Создавая будущее с помощью металлического 3D-принтера ЕКА в космосе

- Advertisement -

Инновационный 3D-принтер по металлу европейского производства был запущен на Международную космическую станцию, что ознаменовало собой первый случай, когда 3D-печать металлом будет выполнена на орбите. Эта инициатива, основанная на сотрудничестве ЕКА и Airbus, направлена ​​на демонстрацию потенциала космического производства. Фото: Airbus Defense and Space SAS.

3D-печать металлом вскоре впервые будет осуществлена ​​на орбите. Новаторский металлический 3D-принтер европейского производства уже на пути к Международная космическая станция (МКС) в миссии по снабжению Cygnus NG-20, стартовавшей на этой неделе.

«Этот новый 3D-принтер, печатающий металлические детали, является первым в мире, в период растущего интереса к космическому производству», — объясняет технический директор ЕКА Роб Постема. «3D-принтеры на основе полимеров уже были запущены и использовались на борту МКС. В них используется пластиковый материал, который нагревается в головке принтера, а затем наносится для создания желаемого объекта, слой за слоем.

«3D-печать металлом представляет собой более сложную техническую задачу, связанную с гораздо более высокими температурами и плавлением металла с помощью лазера. При этом должна быть обеспечена безопасность экипажа и самой станции, а возможности технического обслуживания также весьма ограничены. Однако в случае успеха прочность, проводимость и жесткость металла поднимут потенциал космической 3D-печати на новую высоту».

Первый металлический 3D-принтер, работающий на борту Международной космической станции, замеченный во время наземных испытаний, производящий образец детали, разработанный ЕКА. Этот 3D-принтер по металлу, разработанный под руководством ЕКА, призван доказать, что 3D-печать металлом можно выполнять в условиях невесомости, открывая путь к будущим космическим производственным возможностям, где астронавты вдали от Земли смогут производить любые инструменты или запасные части, которые им нужны. Фото: Airbus Defense and Space SAS.

Печать в космосе

Космический корабль Cygnus NG-20 с 3D-принтером Metal вместе с 8200 фунтами научных исследований и грузом пристыковался к Международной космической станции 1 февраля. После распаковки астронавт ЕКА Андреас Могенсен подготовит и установит Metal 3D массой около 180 кг. принтер в европейской стойке Mark II в модуле Columbus ЕКА. После установки принтер будет управляться и контролироваться с Земли, поэтому печать может осуществляться без надзора Андреаса.

Демонстратор технологии Metal 3D Printer был разработан промышленной командой под руководством Airbus Defence and Space SAS, которая также участвует в финансировании проекта, по контракту с Управлением исследований человека и роботов ЕКА.

«Эта демонстрация на орбите является результатом тесного сотрудничества между ЕКА и небольшой динамичной командой инженеров Airbus», — комментирует Патрик Кресценс, менеджер проекта Airbus. «Но это не просто шаг в будущее; это скачок к инновациям в освоении космоса. Это открывает путь к созданию более сложных металлических конструкций в космосе. Это ключевой актив для обеспечения исследования Луны и Марс».

1 кредит

Принтер будет печатать из нержавеющей стали, которая обычно используется в медицинских имплантатах и ​​водоподготовке из-за ее хорошей устойчивости к коррозии.

Проволока из нержавеющей стали подается в область печати, которая нагревается мощным лазером, примерно в миллион раз более мощным, чем обычная лазерная указка. Когда проволока погружается в ванну расплава, конец проволоки плавится, а затем к отпечатку добавляется металл.

Инженер по материалам ESA Адвенит Макая из Управления технологий, проектирования и качества ESA оказывал техническую поддержку проекту: «Ванна расплава в процессе печати очень мала, порядка миллиметра в поперечнике, так что поверхностное натяжение жидкого металла надежно удерживает его на месте в невесомости. Несмотря на это, температура плавления нержавеющей стали составляет около 1400 °C, поэтому принтер работает в полностью герметичном корпусе, предотвращая попадание избыточного тепла или дыма в экипаж космической станции. А перед началом процесса печати внутренняя кислородная атмосфера принтера должна быть удалена в космос и заменена азотом — горячая нержавеющая сталь окислится, если подвергнется воздействию кислорода».

Металлический 3D-принтер станет первым 3D-принтером, который будет печатать металлом на Международной космической станции. ЕКА заключило контракт с Airbus Defence and Space SAS на производство 3D-принтера. В нем будет использована проволока из нержавеющей стали, которая будет плавиться с помощью мощного лазера и печатать четыре отпечатка, на печать каждого из которых потребуется от двух до четырех недель.
Он был запущен на НГ-20 30 января 2024 года. Фото: Airbus Defense and Space SAS.

Формы и размеры

Для проверки производительности 3D-принтера Metal были выбраны четыре интересные формы. Эти первые объекты будут сравниваться с теми же формами, напечатанными на земле, называемыми эталонными отпечатками, чтобы увидеть, как космическая среда влияет на процесс печати. Все четыре отпечатка размером меньше банки из-под газировки, весят менее 250 г каждый, а на печать уходит от двух до четырех недель. Запланированное время печати ограничено четырьмя часами в день из-за требований по шуму на Космической станции: вентиляторы и двигатель принтера относительно шумные.

После того, как форма будет напечатана, Андреас вытащит ее из принтера и упакует для безопасного путешествия обратно на Землю для обработки и анализа, чтобы понять различия в качестве и производительности печати в космосе и на Земле.

Один эталон и отпечаток 0xg, являющиеся частью специального инструмента, будут отправлены в Европейский центр астронавтов (EAC) в Кельне, Германия. Еще два отправятся в технический центр ЕКА, Европейский центр космических исследований и технологий (ESTEC), где команда Лаборатории материалов и электрических компонентов ожидает образцы для макро- и микроанализа напечатанных деталей. Окончательный отпечаток будет отправлен в Технический университет Дании (DTU), который предложил его форму и исследует его тепловые свойства, например, для дальнейшего выравнивания антенны.

Подготовка к будущему

«В качестве демонстрационного проекта нашей технологии наша цель — доказать потенциал 3D-печати металлом в космосе», — добавляет Роб. «Мы уже многому научились, приближаясь к этому моменту, и надеемся узнать гораздо больше на пути к тому, чтобы сделать производство и сборку в космосе практическим предложением».

Одной из целей будущего развития ЕКА является создание замкнутой космической экономики и переработка материалов на орбите, чтобы обеспечить более эффективное использование ресурсов. Одним из способов было бы перепрофилирование фрагментов старых спутников в новые инструменты или структуры. 3D-принтер устранит необходимость отправлять инструмент вместе с ракетой и позволит астронавтам печатать необходимые детали на орбите.

Томмазо Гидини, руководитель механического отдела ЕКА, отмечает: «3D-печать металлом в космической печати — это многообещающая возможность для поддержки будущих исследовательских работ, но также и за ее пределами, чтобы внести вклад в более устойчивую космическую деятельность посредством производства, ремонта и, возможно, на месте. утилизация космических конструкций, для широкого спектра применений. Это включает в себя производство и сборку крупной инфраструктуры на орбите, а также планетарные долгосрочные поселения людей. Эти аспекты являются ключевыми в предстоящих сквозных технологических инициативах ЕКА».

Томас Рор, курирующий отдел материалов и процессов ЕКА, добавляет: «Эта демонстрация технологии, демонстрирующая обработку металлических материалов в условиях микрогравитации, прокладывает путь для будущих усилий по созданию инфраструктуры за пределами Земли».

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме