وكالة الفضاء الأوروبية تطور طابعة FFF ثلاثية الأبعاد عالية الحرارة لمحطة الفضاء الدولية

في 23 مارس ، قام كونسورتيوم تابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) بتصميم وتصنيع طابعة FFF ثلاثية الأبعاد مبكرة لمحطة الفضاء الدولية (ISS). تم تطوير نظام النموذج الأولي كجزء من مشروع IMPERIAL ، والذي يستخدم مكونات حزام ناقل (نظريًا) لأجزاء الطباعة ثلاثية الأبعاد بطول غير محدود. في ندوة ESA Advanced Manufacturing في أوائل شهر مارس ، تم عرض وظيفة الطابعة ثلاثية الأبعاد غير المسماة. يمكن أن يكون المنتج متوافقًا مع جميع الخيوط الهندسية ذات درجة الحرارة العالية. شهد المشاركون عملية صنع قضبان فولاذية بطول 1.5 متر في الموقع.

يضم اتحاد المشروع شركتي OHB و Azimut Space الألمانيتين للفضاء ، ومعهد Aslon Institute of Technology في جمهورية أيرلندا ، وشركة BEEVERYCREATIVE البرتغالية للطابعات ثلاثية الأبعاد. "من خلال هذا النشاط ، تغلبنا على أحد القيود الرئيسية للطباعة ثلاثية الأبعاد - الحجم - واستخدمنا طابعة ثلاثية الأبعاد مدمجة قادرة على التعامل مع اللدائن الحرارية عالية الأداء." أوضح أوغو لافونت ، خبير المواد في وكالة الفضاء الأوروبية. "هذا إنجاز عظيم ، وسيوسع مجال التطبيق لعملية التصنيع حسب الطلب."

محطة الفضاء الدولية

محطة الفضاء الدولية. الصورة من وكالة ناسا.

ما هو مشروع إمبريال؟

بعد نجاح مشروع MELT الأولي الخاص بـ ESA ، اختبر المشروع جدوى الطباعة الصناعية ثلاثية الأبعاد FFF في ظل ظروف الجاذبية الصغرى ، ثم أطلق مشروع IMPERIAL. يخطط Project IMPERIAL لاتخاذ مزيد من الإجراءات وتطوير نظام تصنيع فضاء كامل يمكنه التغلب على قيود الحجم للطابعات ثلاثية الأبعاد اليوم. لذلك ، سيتم استخدام النظام في النهاية للتصنيع والصيانة عند الطلب في محطة الفضاء الدولية ، وبالتالي توفير مساحة مكتفية ذاتيًا للرحلات الفضائية طويلة المدى في المستقبل.

أشار أدفنتيت ماكايا ، كبير مهندسي التصنيع في وكالة الفضاء الأوروبية ، إلى أن "تطوير حل تصنيع خارج كوكب الأرض لأجزاء كبيرة في بيئة استكشاف الإنسان (على سبيل المثال ، هنا ، ثم على الأجزاء الهيكلية للمركبة الفضائية) أمر بالغ الأهمية لتعزيز الاستدامة وموثوقيتها. إنها قدرة قوية لمهام رحلات الفضاء المستقبلية. "

قبل مشروع إمبريال ، طور كونسورتيوم ESA نظام طباعة ثلاثي الأبعاد بوظيفة الجاذبية الصغرى في إطار مشروع MELT. الصورة من BEEVERYCREATIVE.

الطباعة الفضائية الصناعية FFF 3D

يجب أن تمتثل الطابعة نفسها للعديد من المتطلبات الفنية الصارمة. يتضمن ذلك القدرة على طباعة بوليمرات هندسية عالية الأداء مثل PEEK ، والقدرة على الطباعة في ظل ظروف الجاذبية الصغرى ، مع الحفاظ على جودة الأجزاء المشابهة للأرض ، والقدرة على طباعة أجزاء كبيرة لا حصر لها في اتجاه واحد. كما أن استهلاك الطاقة للنظام محدود للغاية ، وبسبب نقص مرافق المعالجة اللاحقة في المكان ، يجب أن يكون جاهزًا لاستخدام الأجزاء المطبوعة الوظيفية مباشرةً من غرفة البناء. لضمان الاندماج الناجح في محطة الفضاء الدولية ، اضطر الفريق أيضًا إلى النظر في مدى توفر المواد الخام عند تصميم الطابعات ثلاثية الأبعاد. يجب تقليل أي خردة متبقية بعد إنتاج الأجزاء على الأقل ، ويمكن إعادة استخدامها بالكامل عندما يكون ذلك ممكنًا.

وأضافت أنتونيلا سغامباتي ، مديرة مشروع OHB: "لقد أثبتت الحقائق أن FFF الذي يستخدم بوليمر عالي الأداء لا يتأثر ببيئة تقليل الجاذبية ، مما يمهد الطريق لتحديات جديدة ، مثل الطباعة بأطوال غير محدودة في اتجاه واحد أو استخدام إنتاج دفعة واحدة. في إطار هذا المشروع ، تم تحديد الفجوات التكنولوجية الجديدة ومعالجتها في تطوير النموذج الأولي واختبار BEEVERYCREATIVE ، وبالتالي تحقيق هذا الإنجاز الفريد ، مما يجعل عمليات التصنيع خارج الأرض خطوة أخرى إلى الأمام ".

تُستخدم طابعة Project IMPERIAL 3D الجديدة لإنتاج قضبان فولاذية بطول 1.5 متر

تُستخدم طابعة Project IMPERIAL 3D الجديدة لإنتاج قضبان فولاذية بطول 1.5 متر. تصوير وكالة الفضاء الأوروبية.

مع اقتراب احتمال رحلة الفضاء بين الكواكب من الواقع ، أصبح تصنيع المواد المضافة إلى الفضاء موضوعًا ساخنًا في مجال الطيران. في وقت سابق من هذا العام ، بدأت شركة COSM Advanced Manufacturing Systems ، وهي شركة هندسية ، في تطوير وبناء طابعات EBM المعدنية ثلاثية الأبعاد لصالح وكالة ناسا. تم تصميم النظام لتلبية متطلبات وكالة ناسا للتصنيع الآلي وصيانة المكونات في الفضاء. بدءًا من برنامج Artemis ، سيتم استخدام النظام لكامل مهام الفضاء والقمر والمريخ.

في مكان آخر ، قام باحثون في جامعة برونزويك للتكنولوجيا ومركز هانوفر لليزر (LZH) مؤخرًا بطباعة صخور قمرية ثقيلة ثلاثية الأبعاد تحت الجاذبية الصفرية للمرة الأولى. في مشروع "MOONRISE" التجريبي ، قام الفريق بتركيب ليزر مخصص على عربته الجوالة "MIRA3D" وقام بإذابة الغبار القمري في كرة ، مما مهد الطريق لتصنيع الهياكل الاقتصادية على القمر.