3D nyomtatás az űrben: az igus lineáris tengelyek alkatrészeket gyártanak a súlytalanságban

A karbantartásmentes drylin SAW lineáris tengelyek a 3D nyomtató központi elemei. Állítható csapágyakkal biztosítják a precíz nyomtatási eredményeket. (Forrás: AMIS-FYT)

Egy parabola repülés során mikrogravitáció alakul ki, amely teljesen hasonló az űrben tapasztalható súlytalansághoz. Ideális környezet a 3D-nyomtató teszteléséhez. (Forrás: AMIS-FYT)

Amikor napkollektorok vagy műholdantennák kifejlesztői rakétákon keresztül az űrbe szállítódnak, nagy terhelésnek vannak kitéve. Az összetett szállítás megkönnyítése és az elemek gyártásának felgyorsítása érdekében az AIMIS-FYT hallgatói csapat egy 3D nyomtatási eljáráson dolgozik. A jövőben így szerkezeti részek közvetlenül az űrben is gyárthatók lesznek. Kísérleti tesztekhez a hallgatók egy 3D nyomtatót építettek az alacsony gravitációs körülmények között. Ehhez a hajtástechnikában – az igus támogatásával – a karbantartásmentes és könnyű drylin SAW lineáris tengelyeket alkalmazták.

A jelenlegi folyamat, amellyel az eszközöket az űrbe szállítják, meglehetősen hatékonytalan és drága. Mivel a szerkezeti részek elsősorban arra vannak tervezve, hogy ellenálljanak a rakéta indítási fázisában jelentkező nagy terheléseknek, a későbbi működési időszakra azonban túlméretezettek. A magas költségek és a korlátozott hely miatt a rakétán, alternatív megoldásokra van szükség. A müncheni hallgatói csapat, az AIMIS-FYT, foglalkozik a problémával, és a légi- és űrtechnikával foglalkozó tanulmányi programjuk keretében egy költséghatékony 3D nyomtatási eljáráson dolgozik az űrbeli gyártáshoz. Ehhez a hallgatók fényre aktiválható gyantát és UV-fényt használnak, amely megkötözi a gyantát. A módszer kísérleti teszteléséhez egy 3D nyomtatót kellett tervezni és építeni az alacsony gravitációs körülmények között. A megfelelő hajtástechnika keresése során az mérnökök a motion plastics szakértő igus-hoz fordultak, és megtalálták a drylin SAW lineáris tengelyeket. A lineáris modulokat a nyomtató két z- tengelyében, valamint az x-tengelyben alkalmazzák, így alkotva a központi hajtási egységet. A lineáris tengelyek különösen könnyűek, mivel alumíniumból és karbantartásmentes, magas teljesítményű műanyag sínelemekből készültek. A kenőanyag nélküli és szennyeződésálló polimer lineáris vezetékek játékának csökkentése érdekében a jövő mérnökei állítható csapágyakat alkalmaztak. Annak érdekében, hogy a nyomtató szál is forogni tudjon, egy kompakt robolink D- forgáselem került beépítésre csigahajtással.

Sikeres tesztelési sorozat valós körülmények között

A nyomtató és a módszer teszteléséhez a csapat jelentkezett az Európai Űrügynökség (ESA) FlyYourThesis! programjára, és meg is kapta az engedélyt. 2020 novemberében és decemberében parabola repüléseket hajtottak végre. Amikor a repülőgép eléri a felszállás csúcsát, majd visszaesik a süllyedésbe, mikrogravitáció alakul ki, hasonlóan az űrben tapasztalható súlytalansághoz. Ideális körülmények egy valós teszthez a nyomtatón. „A lineáris tengelyek minden kísérlet során problémamentesen működtek, így minden parabola során tudtunk egy kis rudat és kis szerkezeti struktúrákat nyomtatni” – örül Torben Schäfer az AIMIS-FYT csapatból.

Fiatal mérnökök támogatása az igus által innovatív projektek ösztönzésére

Az igus az úgynevezett young engineers support (yes) keretében támogatja az olyan projekteket, mint az AIMIS-FYT. A felsőoktatási kezdeményezés célja, hogy ingyenes mintákkal, egyetemi kedvezményekkel, szponzorálással és az innovatív projektek fejlesztésének támogatásával segítse a diákokat, tanárokat és oktatókat. További információk a felsőoktatási támogatásról a www.igus.de/yes címen érhetők el.