องค์การอวกาศยุโรปพัฒนาเครื่องพิมพ์ FFF 3D อุณหภูมิสูงสำหรับสถานีอวกาศนานาชาติ

เมื่อวันที่ 23 มีนาคม สมาคมภายใต้ European Space Agency (ESA) ได้ออกแบบและผลิตเครื่องพิมพ์ FFF 3D รุ่นแรกสำหรับสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ระบบต้นแบบได้รับการพัฒนาโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ IMPERIAL ซึ่งใช้ส่วนประกอบของสายพานลำเลียงเพื่อ (ตามทฤษฎี) ชิ้นส่วนการพิมพ์ 3 มิติในความยาวไม่จำกัด ที่งานสัมมนา ESA Advanced Manufacturing เมื่อต้นเดือนมีนาคม ได้มีการสาธิตการทำงานของเครื่องพิมพ์ 3D ที่ไม่มีชื่อ ผลิตภัณฑ์สามารถเข้ากันได้กับเส้นใยวิศวกรรมอุณหภูมิสูงทั้งหมด ผู้เข้าร่วมชมขั้นตอนการผลิตเหล็กเส้นยาว 1.5 ม. ที่หน้างาน

กลุ่มผู้ร่วมโครงการประกอบด้วยบริษัทด้านการบินและอวกาศของเยอรมัน OHB และ Azimut Space, สถาบันเทคโนโลยี Aslon ในสาธารณรัฐไอร์แลนด์ และ BEEVERYCREATIVE ผู้ให้บริการเครื่องพิมพ์ 3 มิติของโปรตุเกส "ด้วยกิจกรรมนี้ เราเอาชนะหนึ่งในข้อจำกัดหลักของการพิมพ์ 3 มิติ - ปริมาณ - และใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติขนาดกะทัดรัดที่สามารถจัดการกับเทอร์โมพลาสติกประสิทธิภาพสูง" Ugo Lafont ผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุของ ESA อธิบาย "นี่เป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ และจะขยายขอบเขตการใช้งานของกระบวนการผลิตแบบออนดีมานด์นี้"

สถานีอวกาศนานาชาติ

สถานีอวกาศนานาชาติ ภาพนี้มาจากนาซ่า

โครงการ IMPERIAL คืออะไร?

หลังจากโครงการ MELT เริ่มต้นของ ESA ประสบความสำเร็จ โครงการได้ทดสอบความเป็นไปได้ของการพิมพ์ FFF 3D ระดับอุตสาหกรรมภายใต้สภาวะไร้น้ำหนัก จากนั้นจึงเปิดตัวโครงการ IMPERIAL Project IMPERIAL วางแผนที่จะดำเนินการเพิ่มเติมและพัฒนาระบบการผลิตพื้นที่แบบสมบูรณ์ที่สามารถเอาชนะข้อจำกัดด้านขนาดของเครื่องพิมพ์ 3 มิติในปัจจุบัน ดังนั้นในที่สุดระบบจะใช้สำหรับการผลิตและบำรุงรักษาตามต้องการบนสถานีอวกาศนานาชาติ ซึ่งจะทำให้มีพื้นที่เพียงพอสำหรับการบินอวกาศในระยะยาวในอนาคต

Adventit Makaya วิศวกรฝ่ายผลิตอาวุโสของ ESA ชี้ให้เห็นว่า "การพัฒนาโซลูชันการผลิตนอกโลกสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ในสภาพแวดล้อมของการสำรวจของมนุษย์ (เช่น ที่นี่ และในส่วนโครงสร้างของยานอวกาศ) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเสริมสร้างความยั่งยืน และความน่าเชื่อถือ มันเป็นความสามารถอันทรงพลังสำหรับภารกิจการบินอวกาศในอนาคต"

ก่อนโครงการ IMPERIAL กลุ่ม ESA ได้พัฒนาระบบการพิมพ์ 3 มิติด้วยฟังก์ชัน microgravity ภายใต้โครงการ MELT ภาพจาก BEEVERYCREATIVE

การพิมพ์ FFF 3D อุตสาหกรรมอวกาศ

เครื่องพิมพ์ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดทางเทคนิคที่เข้มงวดหลายประการ ซึ่งรวมถึงความสามารถในการพิมพ์โพลีเมอร์วิศวกรรมประสิทธิภาพสูง เช่น PEEK สามารถพิมพ์ภายใต้สภาวะไร้น้ำหนัก ขณะที่รักษาคุณภาพของชิ้นส่วนที่คล้ายกับโลก และสามารถพิมพ์ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ได้ไม่จำกัดในทิศทางเดียว การใช้พลังงานของระบบยังถูกจำกัดโดยเคร่งครัด และเนื่องจากไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวกหลังการประมวลผลในพื้นที่ จึงต้องพร้อมใช้ชิ้นส่วนพิมพ์ที่ใช้งานได้โดยตรงจากห้องก่อสร้าง เพื่อให้แน่ใจว่าการรวมเข้ากับ ISS ประสบความสำเร็จ ทีมงานยังต้องพิจารณาถึงความพร้อมของวัตถุดิบเมื่อออกแบบเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เศษซากที่เหลือหลังจากการผลิตชิ้นส่วนต้องลดขนาดลงเป็นอย่างน้อย และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์เมื่อเป็นไปได้

Antonella Sgambati ผู้จัดการโครงการ OHB กล่าวเสริมว่า: "ข้อเท็จจริงได้พิสูจน์แล้วว่า FFF ที่ใช้พอลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมในการลดแรงโน้มถ่วง ซึ่งปูทางไปสู่ความท้าทายใหม่ๆ เช่น การพิมพ์ความยาวไม่จำกัดในทิศทางเดียวหรือการใช้การผลิตเป็นชุด ใน กรอบของโครงการนี้ ช่องว่างทางเทคโนโลยีใหม่ได้รับการระบุและแก้ไขในการพัฒนาต้นแบบและการทดสอบ BEEVERYCREATIVE จึงบรรลุผลสำเร็จที่ไม่เหมือนใครนี้ ทำให้กระบวนการผลิตนอกโลกก้าวไปอีกขั้น "

เครื่องพิมพ์ Project IMPERIAL 3D ใหม่ใช้ในการผลิตแท่งเหล็กยาว 1.5 เมตร

เครื่องพิมพ์ Project IMPERIAL 3D ใหม่ใช้ในการผลิตแท่งเหล็กยาว 1.5 ม. ถ่ายภาพโดยอีเอสเอ

เนื่องจากแนวโน้มของการบินในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์จะเข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น การผลิตสารเติมแต่งในอวกาศจึงกลายเป็นประเด็นร้อนในด้านการบินและอวกาศ เมื่อต้นปีนี้ COSM Advanced Manufacturing Systems ซึ่งเป็นบริษัทด้านวิศวกรรม ได้เริ่มการพัฒนาและสร้างเครื่องพิมพ์โลหะ EBM 3D สำหรับ NASA ในขั้นสุดท้าย ระบบได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการของ NASA สำหรับการผลิตอัตโนมัติและการบำรุงรักษาส่วนประกอบในอวกาศ เริ่มต้นจากโปรแกรม Artemis ระบบจะใช้สำหรับภารกิจอวกาศ ดวงจันทร์ และดาวอังคารทั้งหมด

ที่อื่น นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีบรันสวิกและศูนย์เลเซอร์ฮันโนเวอร์ (LZH) เพิ่งพิมพ์หินหนักบนดวงจันทร์ในรูปแบบ 3 มิติภายใต้แรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์เป็นครั้งแรก ในโครงการทดลอง "MOONRISE" ทีมงานได้ติดตั้งเลเซอร์แบบกำหนดเองบนรถแลนด์โรเวอร์ "MIRA3D" และละลายฝุ่นจากดวงจันทร์เป็นทรงกลม ปูทางสำหรับการผลิตโครงสร้างทางเศรษฐกิจบนดวงจันทร์