Druk 3D w misjach kosmicznych wykorzystywany jest już od dawna. NASA od wielu lat drukuje podzespoły swoich rakiet, a trend ten w ostatnim czasie nabiera rozpędu.

Chińska Academy of Launch Vehicle Technology wykorzystuje platformę Farsoon HT1001P i materiał FS3300PA do stworzenia części statycznej osłony wystrzeliwania rakiety, która ma polecieć z misją na Marsa. Mało? Nie tak dawno pisaliśmy o tym, że Relativity chce wykorzystać największą na świecie drukarkę 3D do zbudowania całej rakiety (link)! Co więcej, ma ona powstać w 60 dni, gdzie normalny czas realizacji takiego przedsięwzięcia to nawet 2 lata.

NASA wykorzysta recycling

Tworzenie elementów rakiet, a nawet drukowania ich w zdecydowanej większości, to jedna kwestia. Jednak od dawna jednym z największych problemów związanych z eksploracją kosmosu, jest przenoszenie oraz magazynowanie części zamiennych i narzędzi. To właśnie przez to, każdy centymetr i każdy kilogram musi być dobrze przemyślany, tak aby jak najefektywniej wykorzystać ładowność statków kosmicznych.

O ile stacja kosmiczna może pełnić funkcję magazynu, to w przypadku misji na Księżyc czy Marsa każdy kilogram jest na wagę złota. Astronauci nie tylko potrzebują zabrać ze sobą narzędzia i części zamienne, ale również mieć możliwość ich wytworzenia. To właśnie dlatego od wielu lat NASA pracuje nad metodami kosmicznego druku 3D.

Pierwsza drukarka w kosmosie już od 2014 roku

Pierwsza drukarka 3D została wysłana na stację kosmiczną już w 2014 roku. Już wtedy opracowana przez Made in Space drukarka 3D wykorzystywała proces fused filament (FFF). W ten sposób kosmonauci wyprodukowali dziesiątki części zamiennych, które były analizowane pod kątem wytrzymałości i wpływu zerowej grawitacji na proces wydruku. Pierwsze wyniki były bardzo obiecujące i nie wykazały znaczących różnic między wydrukami powstającymi na ziemi, a tymi tworzonymi w kosmosie.

Filament z recyklingu

Kolejnym krokiem jest opracowanie optymalnego surowca do takich wydruków, tak aby ograniczyć konieczność przenoszenia dużych ilości materiałów w kosmos. W tym celu NASA skłania się ku recyklingowi. Takie rozwiązanie nie dość, że zmniejsza koszty związane z transportem, to rozwiązuje częściowo problem usuwania odpadów powstających podczas misji.

Krokiem w tym kierunku jest technologia opracowana przez Tethers Unlimited, polegająca na recyklingu odpadów z tworzyw sztucznych, a w tym z już wcześniej wydrukowanych w 3D elementów. W ten sposób astronauci mają uzyskiwać wysokiej jakości filament do druku nowych narzędzi oraz części zamiennych. Proces ten testowany jest na ISS już od lutego 2019 roku. Aktualnie trwają analizy mające wskazać, które materiały będą najskuteczniejsze w recyklingu i najlepiej sprawdzą się, jako filament, nie narażając powstałych części na degradację. Przedsięwzięcie finansowane jest przez ISS National Lab.

Druk z kosmicznego pyłu

Recykling to duży krok naprzód, jednak nie rozpala tak wyobraźni, jak druk 3D z… pyłu księżycowego! Tak, najnowsze badania prowadzone przez The Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) wraz z Instytutem Systemów Kosmicznych (IRAS) Politechniki Braunschweig sprawdzają potencjał takiego rozwiązania, pod kątem stworzenia bazy na Księżycu.

Głównym przedmiotem badań w ramach projektu MOONRISE są eksperymenty z topieniem syntetycznego regolitu, który następnie ma zostać wykorzystany w druku 3D. Badania prowadzone są przy użyciu maszyny Einstein-Elevator, która pozwala eksperymentować z wykorzystaniem różnych poziomów grawitacji, również z naśladowaniem warunków panujących na księżycu.

Einstein-Elevator wraz z kontrolowaną wieżą zrzutową umożliwia topienie pyłu księżycowego podczas lotu w windzie. W ten sposób powstaje kula, która jest ochładzana przed dostarczeniem jej do komory eksperymentalnej. Jeśli badania przyniosą oczekiwane rezultaty, następnym krokiem będą testy podczas prawdziwej misji na Księżyc.

Druk 3D w przemyśle astronautycznym obecny jest od dawna. Na długo przed zastosowaniem wydruków w przemyśle, agencje kosmiczne korzystały z jego dobrodziejstw, a skala zastosowań wciąż rośnie. Druk z pyłu księżycowego? To brzmi prawdziwie kosmicznie, a my mamy nadzieję, że dzięki temu, w niedalekiej przyszłości usłyszymy o pierwszych wydrukach powstałych na powierzchni naszego naturalnego satelity.

Źródło:
https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/3d-printing-in-space-long-duration-spaceflight-applications
https://3dprint.com/269931/moonrise-project-melts-moon-dust-in-the-einstein-elevator-assessing-viability-space-colonization/
https://www.tctmagazine.com/additive-manufacturing-3d-printing-news/farsoon-3d-printing-technology-produces-end-use-parts-for-ch/