Druk 3D w przestrzeni kosmicznej: igus produkuje części zamienne na osi liniowej w stanie nieważkości

Niezawodne suche osie liniowe drylin SAW są kluczowym elementem drukarki 3D. Zapewniają precyzyjne wyniki druku dzięki regulowanym łożyskom. (Źródło: AMIS-FYT)

Podczas lotu paraboli dochodzi do mikro-grawitacji, podobnej do stanu nieważkości w przestrzeni kosmicznej. Idealne warunki do testowania drukarki 3D. (Źródło: AMIS-FYT)

Gdy wysięgniki do paneli słonecznych lub anten satelitarnych są transportowane w rakiecie nośnej w przestrzeń kosmiczną, są narażone na duże obciążenia. Aby ułatwić skomplikowany transport i przyspieszyć produkcję elementów, zespół studentów AIMIS-FYT pracuje nad metodą druku 3D. W przyszłości takie elementy strukturalne będą mogły być wytwarzane bezpośrednio w przestrzeni kosmicznej. Do testów eksperymentalnych w stanie nieważkości studenci zbudowali drukarkę 3D. Przy tym w technice napędu – wspierani przez igus – postawili na bezobsługowe i lekkie prowadnice liniowe drylin SAW.

Obecny proces transportu urządzeń w przestrzeń kosmiczną jest dość nieefektywny i kosztowny. Elementy strukturalne są przede wszystkim zaprojektowane tak, aby wytrzymać wysokie obciążenia podczas fazy startu statku kosmicznego. Jednak na późniejszy okres eksploatacji te struktury są nadmiernie wytrzymałe. Ze względu na wysokie koszty i ograniczoną przestrzeń na rakiecie nośnej potrzebne są alternatywne rozwiązania. Munchi zespół studentów AIMIS-FYT zajął się tym problemem i w ramach studiów na kierunku lotnictwo i astronautyka pracuje nad metodą druku 3D do taniej produkcji w przestrzeni kosmicznej. W tym celu studenci korzystają z fotoreaktywnych żywic i światła UV, które utwardza żywicę. Do eksperymentalnych testów tej metody w stanie nieważkości konieczne było skonstruowanie i zbudowanie drukarki 3D. Szukając odpowiedniej techniki napędu, inżynierowie zwrócili się do specjalisty od motion plastics, firmy igus, i wybrali prowadnice liniowe drylin SAW. Moduły liniowe są wykorzystywane w dwóch osiach z- oraz w osi x drukarki i stanowią jej centralną jednostkę napędową. Prowadnice liniowe wyróżniają się przede wszystkim niską wagą, ponieważ są wykonane z aluminium i bezobsługowych elementów ślizgowych z wysokiej jakości tworzywa sztucznego. Aby zmniejszyć luz w bezsmarowych i odpornych na zabrudzenia polimerowych prowadnicach liniowych, inżynierowie korzystali z regulowanych łożysk. Aby umożliwić również obrót włókna drukującego, do drukarki została zamontowana kompaktowa oś obrotowa robolink D z przekładnią ślimakową.

Sukces serii testów w warunkach rzeczywistych

Aby przetestować drukarkę i metodę, zespół zgłosił się do programu FlyYourThesis! Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i otrzymał akceptację. W listopadzie i grudniu 2020 roku odbyły się loty parabologiczne. Gdy samolot osiąga szczyt wznoszenia i przechyla się do lotu opadającego, dochodzi do mikrogravitacji, podobnej do stanu nieważkości w przestrzeni kosmicznej. To idealne warunki do rzeczywistego testu drukarki. „Prowadnice liniowe działały bez problemów podczas wszystkich eksperymentów, dzięki czemu mogliśmy na każdej paraboli drukować małe pręty i małe struktury kratowe” – cieszy się Torben Schäfer z zespołu AIMIS-FYT.

Wsparcie młodych inżynierów od igus wspiera innowacyjne projekty

Projekty takie jak AIMIS-FYT są wspierane przez igus w ramach programu young engineers support (yes). W ramach inicjatywy uczelnianej igus chce wspierać uczniów, studentów i wykładowców darmowymi próbkami, zniżkami dla uczelni, sponsoringiem oraz pomocą przy rozwoju innowacyjnych projektów. Więcej informacji o wsparciu dla uczelni można znaleźć na stronie www.igus.de/yes.