3D tisk ve vesmíru: igus lineární osy vyrábějí náhradní díly ve stavu beztíže

Bezúdržbové lineární pohony drylin SAW jsou klíčovým prvkem 3D tiskárny. Díky nastavitelým ložiskům zajišťují přesné tiskové výsledky. (Zdroj: AMIS-FYT)

Při parabelflueku dochází k mikrogravitaci, podobně jako ve vesmíru. Ideální podmínky pro testování 3D tiskárny. (Zdroj: AMIS-FYT)

Když jsou nosníky pro solární panely nebo satelitní antény přepravovány do vesmíru na nosné raketě, jsou vystaveny vysokým zatížením. Aby se zjednodušila náročná přeprava a urychlila výroba jednotlivých prvků, pracuje studentský tým AIMIS-FYT na 3D tiskové metodě. V budoucnu by tak bylo možné přímo ve vesmíru vyrábět konstrukční díly. Pro experimentální testy v beztíži postavili studenti 3D tiskárnu. Při tom využili v pohonných systémech – podporováni firmou igus – bezúdržbové a lehké lineární osy drylin SAW.

Současný proces přepravy zařízení do vesmíru je poměrně neefektivní a drahý. Konstrukční díly jsou především navrženy tak, aby odolávaly vysokým zatížením během startu kosmické lodě. Pro pozdější provozní dobu jsou však tyto struktury předimenzované. Vzhledem k vysokým nákladům a omezenému prostoru na nosné raketě jsou hledána alternativní řešení. Mnichovský studentský tým AIMIS-FYT se problémem zabývá a v rámci svého studijního programu letectví a kosmonautiky pracuje na 3D tiskové metodě pro cenově dostupnou výrobu ve vesmíru. K tomu studenti používají fotoreaktivní pryskyřici a UV světlo, které pryskyřici vytvrzuje. Pro experimentální testování tohoto postupu v beztíži musela být navržena a postavena 3D tiskárna. Při hledání vhodného pohonu se inženýři obrátili na specialistu na motion plastics igus a našli řešení v lineárních osách drylin SAW. Lineární moduly jsou používány v dvou osách z- a v jedné ose x tiskárny a tvoří tak centrální pohonnou jednotku. Lineární osy vynikají především nízkou hmotností, protože jsou vyrobeny z hliníku a bezúdržbových kluzných prvků z vysocepevného plastu. Pro snížení vůle u mazivem zdarma a nečistot odolných polymerových lineárních vedení využili budoucí inženýři nastavitelné ložiska. Aby mohl být tiskový filament také otáčen, byl do tiskárny zabudován kompaktní rotující osa robolink D s šroubovým převodem.

Úspěšná zkušební série za reálných podmínek

Aby otestovali tiskárnu a celý postup, přihlásil se tým do programu FlyYourThesis! Evropské kosmické agentury (ESA) a obdržel kladné hodnocení. V listopadu a prosinci 2020 proběhly parabolické lety. Když letadlo dosáhne vrcholu stoupání a nakloní se do sestupného letu, dochází k mikrogravitaci, podobné beztíži ve vesmíru. Ideální podmínky pro reálný test tiskárny. „Lineární osy při všech experimentech fungovaly bez problémů, takže jsme mohli při každé parabolě tisknout malý tyč a také malé konstrukce s vazníky,“ radoval se Torben Schäfer z týmu AIMIS-FYT.

Podpora od igus podporuje inovativní projekty mladých inženýrů

Projekty jako AIMIS-FYT podporuje igus v rámci programu young engineers support (yes). S univerzitní iniciativou chce igus studenty, učitele a vědce podpořit bezplatnými vzory, univerzitními slevami a sponzorstvím, stejně tak při vývoji inovativních projektů. Více informací o univerzitní podpoře naleznete na www.igus.de/yes.