סוכנות החלל האירופית מפתחת מדפסת תלת מימד FFF בטמפרטורה גבוהה עבור תחנת החלל הבינלאומית

ב-23 במרץ, קונסורציום תחת סוכנות החלל האירופית (ESA) תכנן וייצר מדפסת FFF 3D מוקדמת עבור תחנת החלל הבינלאומית (ISS). מערכת אב הטיפוס פותחה במסגרת פרויקט IMPERIAL, העושה שימוש ברכיבי מסוע להדפסת (תיאורטית) תלת מימד חלקים באורך בלתי מוגבל. בסמינר ייצור מתקדם של ESA בתחילת מרץ, הוכחה תפקודה של מדפסת התלת מימד ללא שם. המוצר יכול להיות תואם לכל החוטים ההנדסיים בטמפרטורה גבוהה. המשתתפים היו עדים לתהליך הכנת מוטות פלדה באורך 1.5 מ' באתר.

הקונסורציום של הפרויקט כולל את חברות התעופה והחלל הגרמניות OHB ו-Azimut Space, המכון הטכנולוגי של אסלון ברפובליקה של אירלנד וספקית מדפסות התלת מימד הפורטוגלית BEEVERYCREATIVE. "באמצעות פעילות זו, התגברנו על אחת המגבלות העיקריות של הדפסת תלת מימד - נפח - והשתמשנו במדפסת תלת מימד קומפקטית המסוגלת לטפל בתרמופלסטיים בעלי ביצועים גבוהים". אוגו לפונט, מומחה לחומרים ב-ESA, הסביר. "זהו הישג גדול, והוא ירחיב את תחום היישום של תהליך הייצור הזה לפי דרישה".

תחנת החלל הבינלאומית

תחנת החלל הבינלאומית. התמונה היא מנאס"א.

מהו פרויקט IMPERIAL?

לאחר שפרויקט ה-MELT הראשוני של ESA הצליח, הפרויקט בדק את ההיתכנות של הדפסת FFF תלת-ממדית תעשייתית בתנאי מיקרו-כבידה, ולאחר מכן השיק את פרויקט IMPERIAL. Project IMPERIAL מתכנן לנקוט בפעולה נוספת ולפתח מערכת ייצור חלל שלמה שיכולה להתגבר על מגבלות הגודל של מדפסות התלת מימד של ימינו. לכן, המערכת תשמש בסופו של דבר לייצור ותחזוקה לפי דרישה בתחנת החלל הבינלאומית, ובכך תספק שטח עצמאי לטיסה עתידית לחלל ארוכת טווח.

Adventit Makaya, מהנדס ייצור בכיר ב-ESA, ציין: "פיתוח פתרון ייצור מחוץ לכדור הארץ עבור חלקים גדולים בסביבה של חקר אנושי (לדוגמה, כאן, ולאחר מכן בחלקים המבניים של חלליות) הוא קריטי לשיפור הקיימות ואמינות. זוהי יכולת רבת עוצמה למשימות עתידיות של טיסה בחלל".

לפני פרויקט IMPERIAL, קונסורציום ESA פיתח מערכת הדפסה תלת מימדית עם פונקציית מיקרו-כבידה במסגרת פרויקט MELT. התמונה היא מבית BEEVERYCREATIVE.

הדפסת תלת מימד FFF תעשייתית בחלל

המדפסת עצמה חייבת לעמוד בדרישות טכניות מחמירות רבות. זה כולל יכולת להדפיס פולימרים הנדסיים בעלי ביצועים גבוהים כגון PEEK, יכולת להדפיס בתנאי מיקרו-כבידה, תוך שמירה על איכות חלקים הדומים לכדור הארץ, ויכולת להדפיס אינסוף חלקים גדולים בכיוון אחד. גם צריכת החשמל של המערכת מוגבלת בהחלט, ובשל המחסור במתקני עיבוד לאחר בחלל, היא חייבת להיות מוכנה לשימוש בחלקים מודפסים פונקציונליים ישירות מחדר הבנייה. כדי להבטיח שילוב מוצלח ב-ISS, הצוות נאלץ לשקול גם את הזמינות של חומרי גלם בעת תכנון מדפסות תלת מימד. כל גרוטאות שנותרו לאחר ייצור החלקים תצטמצם לפחות, וניתן לעשות בה שימוש חוזר לחלוטין במידת האפשר.

אנטונלה סגמבטי, מנהלת פרויקט OHB, הוסיפה: "העובדות הוכיחו ש-FFF המשתמש בפולימר בעל ביצועים גבוהים אינו מושפע מסביבת הפחתת הכבידה, מה שסוללת את הדרך לאתגרים חדשים, כגון הדפסה באורך בלתי מוגבל בכיוון אחד או שימוש בייצור אצווה. במסגרת פרויקט זה, פערים טכנולוגיים חדשים זוהו ותוקנו בפיתוח אב הטיפוס ובבדיקה של BEEVERYCREATIVE, ובכך להשיג את ההישג הייחודי הזה, מה שהופך תהליכי ייצור מחוץ לכדור הארץ לצעד נוסף קדימה."

מדפסת התלת מימד החדשה Project IMPERIAL משמשת לייצור מוטות פלדה באורך 1.5 מטר

מדפסת התלת מימד החדשה Project IMPERIAL משמשת לייצור מוטות פלדה באורך 1.5 מ'. צולם על ידי ESA.

עם הסיכוי של טיסה בין-פלנטרית לחלל להתקרב למציאות, ייצור תוספים לחלל הפך לנושא חם בתחום התעופה והחלל. מוקדם יותר השנה, COSM Advanced Manufacturing Systems, חברת הנדסה, החלה בפיתוח ובנייה סופית של מדפסות EBM 3D מתכת עבור נאס"א. המערכת נועדה לעמוד בדרישות של נאס"א לייצור אוטומטי ותחזוקת רכיבים בחלל. החל מתוכנית ארטמיס, המערכת תשמש עבור כל משימות החלל, הירח ומאדים.

במקום אחר, חוקרים מאוניברסיטת ברונסוויק לטכנולוגיה ומרכז הלייזר של האנובר (LZH) הדפיסו לאחרונה לראשונה סלעים כבדים על הירח בתלת-ממד תחת אפס כבידה. בפרויקט הניסיוני "MOONRISE", הצוות התקין לייזר מותאם אישית על רובר הירח "MIRA3D" שלו והמיס את אבק הירח לכדור, מה שסלל את הדרך לייצור מבנים כלכליים על הירח.