La stampante 3D Space Metal si dirige verso la ISS nel 2023 – 3DPrint.com

Dal giorno in cui Made In Space (ora una sussidiaria di Redwire) ha installato per la prima volta una stampante 3D a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), ci sono stati numerosi sforzi per far avanzare la produzione additiva (AM) nello spazio. Più di recente, l’Agenzia spaziale europea (ESA) ha presentato la versione definitiva di una stampante polimerica a microgravità in grado di stampare in 3D parti più grandi della macchina stessa.

Ora, come parte del progetto Metal3D, l’ESA sta lavorando insieme a una serie di aziende che includono Airbus Defence and Space e AddUp per inviare una stampante 3D in metallo alla ISS. Per essere lanciato a febbraio 2023, il sistema sarà installato nel modulo Columbus. Già alla sua seconda iterazione, la macchina Metal3D si basa sulla tecnologia wire-fed Direct Energy Deposition (DED).

“AddUp gioca un ruolo importante nella realizzazione di questa missione, ma il suo coinvolgimento nel progetto risale alla fase pre-progetto in cui doveva essere dimostrata la fattibilità del progetto. Questa prima parte, eseguita nei locali di Salon de Provence, ha gettato le basi di ciò che la macchina è oggi. Nella versione finale della macchina, AddUp si occupa degli assi mobili, delle parti strutturali e del software della macchina “, ha affermato Alexandre Piaget, ingegnere R&D di AddUp.

DED è un ottimo processo per le applicazioni spaziali. Questo perché una bobina di filo contenuta è meno pericolosa della polvere, che può essere esplosiva e potrebbe anche entrare in tutto e per tutto in caso di fuoriuscita. Il sistema wire DED stamperà in acciaio inossidabile 316L, un materiale comune con un’ampia gamma di applicazioni in corpi, macchine e strutture. È interessante notare che questo apre la stampante Metal3D come un unico sistema per molte parti distinte.

Il sistema mantiene l’alimentatore e la testina fissati all’interno del telaio, mentre la piattaforma di stampa ruota su tre assi. La camera chiusa viene riempita con azoto, che viene filtrato e riutilizzato. L’attuale stampante è un dimostratore tecnologico con cui il team spera di caratterizzare il materiale e testare ampiamente la macchina stessa. In un test, parti identiche verranno stampate a terra e nello spazio per testare gli effetti della microgravità. Si spera che entrambe le macchine abbiano pochissime difficoltà in termini di corsa a corsa.

Una struttura DED demo ESA realizzata nel 2013

Il progetto è stato commissionato dall’ESA, con Airbus che fornisce la gestione del progetto, la fonte di energia e il sistema di alimentazione del materiale per la stampante, che è stata realizzata dalla Cranfield University. La società specializzata in ingegneria spaziale Highftech fornirà l’involucro per la stampante. AddUp ha aiutato ad avviare il progetto ed è responsabile del controllo del movimento e delle viscere della macchina, inclusi tutti i componenti interni, la comunicazione con la stampante e il software.

L’Europa è da tempo dietro l’uso degli additivi nello spazio. Gli americani hanno iniziato presto con un’elevata spesa per la difesa per i razzi satelliti e molti altri componenti simili. La NASA e il suo Jet Propulsion Laboratory hanno anche svolto ruoli pionieristici non solo nell’utilizzo della stampa 3D, ma anche nello sviluppo di queste tecnologie per l’uso nello spazio. La stessa NASA ha dato un particolare splendore alla fusione del fascio di elettroni. Ora, le aziende spaziali commerciali statunitensi sono leader nella stampa 3D, incoraggiate e aiutate dai primi lavori della NASA. L’additivo è l’unica tecnologia di produzione chiave condivisa da tutte queste aziende commerciali, in particolare nella propulsione.

Secondo il “Stampa 3D nello spazio commerciale: l’ecosistema AM nell’industria dello spazio privato“Report di SmarTech Analysis, si prevede che l’industria della stampa 3D nello spazio privato varrà $ 5,4 miliardi entro il 2031. Per i razzi e i motori, la stampa 3D è in grado di immettere sul mercato parti più rapide, iterare più velocemente, costa meno per parti completamente nuove e può creare nuove forme e trame, il tutto riducendo il peso. Nel frattempo, per le missioni spaziali più lunghe, le stampanti 3D sembrano essere un kit imperdibile in grado di prolungare i viaggi consentendo agli equipaggi di affrontare problemi e sostituire i componenti rotti in maniera improvvisata. Con le stazioni spaziali permanenti, l’additivo potrebbe anche essere vantaggioso, consentendo anche la costruzione di strutture sulla luna e nello spazio. In altre parole, è positivo che l’Europa stia diventando più ambiziosa con la stampa 3D spaziale.

Il loro approccio wire-fed vincerà la giornata? I processi Wire DED sono economici e possono utilizzare facilmente materiali riciclati e di qualità relativamente bassa. In un Wall-Ein stile space scavenging, il processo sarebbe molto interessante. Anche il filo DED è solitamente a basso costo, ma questo ha meno importanza nello spazio.

Mi piace che sia molto più sicuro nello stoccaggio del materiale e nel funzionamento della macchina rispetto ai processi a letto di polvere. D’altra parte, di solito questi sistemi wire-based non hanno la precisione offerta da altre tecnologie di stampa. In genere, le parti dovranno essere lavorate a macchina per ottenere, ad esempio, la levigatezza della superficie adeguata. Il modo in cui l’ESA progetta di aggirare questi requisiti sarà la chiave per l’applicabilità futura di questa tecnologia nella produzione spaziale.

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