Stampante 3D senza gravità

Un team di ricerca in collaborazione con IGUS ha studiato una stampante 3D con un sistema lineare per realizzare elementi strutturali di ricambio nello spazio, in assenza di gravità, una soluzione funzionale e conveniente per il futuro

  • da Igus Srl
  • Ottobre 20, 2021
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  • Alla ricerca della tecnologia lineare più adeguata, gli ingegneri si sono rivolti allo specialista di motion plastics igus e hanno optato per gli assi lineari SAW drylin
    Alla ricerca della tecnologia lineare più adeguata, gli ingegneri si sono rivolti allo specialista di motion plastics igus e hanno optato per gli assi lineari SAW drylin

Una squadra di studenti dell'istituto bavarese AIMIS-FYT, con l'aiuto degli esperti IGUS hanno costruito, scegliendo assi lineari SAW, leggeri ed esenti da manutenzione, una stampante 3D per effettuare test sperimentali in assenza di gravità. Trasportati a bordo di razzi nello spazio, infatti, i pannelli solari o le antenne satellitari vengono esposti a sollecitazioni elevate e ad alti rischi: l'elborazione di un processo di stampa 3D consentirà di semplificare il trasporto e accelerare la produzione di questi elementi strutturali direttamente nello spazio.

Trasporto di parti strutturali nello spazio

Il processo con il quale, attualmente, si trasportano certe apparecchiature nello spazio è molto costoso e spesso poco efficiente. Infatti, le parti strutturali sono pensate in primo luogo per resistere alle sollecitazioni estreme che si creano nella fase di lancio di un vettore spaziale. E risultano sovradimensionate per quanto riguarda la successiva durata d'esercizio attesa. Se si considerano inoltre i costi elevati dell'operazione e lo spazio limitato a bordo del razzo, servono soluzioni alternative.

Tecnologia lineare per stampa 3D senza gravità

Gli aspiranti ingegneri dell'istituto AIMIS-FYT (Monaco - Germania) si sono fatti carico del problema elaborando - nell'ambito del loro corso di tecnica aerospaziale - un processo di stampa 3D per produrre direttamente nello spazio. Questo processo prevede l'utilizzo di resina fotoreattiva con luce UV, che la indurisce. Per i test sperimentali in assenza di gravità è stato necessario progettare e costruire una stampante 3D. Alla ricerca della tecnologia lineare più adeguata, gli ingegneri si sono rivolti allo specialista di motion plastics igus e hanno optato per gli assi lineari SAW drylin. I moduli lineari vengono impiegati nei due assi z e nell'asse x della stampante, costituendone l'unità di azionamento centrale. Gli assi lineari in alluminio convincono soprattutto per il loro peso ridotto e perché gli elementi di scorrimento in plastica ad alte prestazioni rendono il sistema esente da manutenzione. Al fine di ridurre il gioco delle guide lineari, i futuri ingegneri hanno scelto i cuscinetti in polimero autolubrificante regolabili. E per poter ruotare il filamento di stampa, nella stampante è stato integrato un asse di rotazione compatto robolink D con ingranaggio senza fine.

Test in condizioni reali riuscita

Per testare la stampante e il processo, il team si è candidato per il programma FlyYourThesis! dell'Agenzia spaziale europea (ESA) ed è stato accettato. A fine 2020 hanno avuto luogo i voli parabolici. Quando un velivolo raggiunge il punto massimo in salita e si inclina iniziando la planata, viene a trovarsi in condizioni di microgravità, simili all'assenza di gravità nello spazio. Una situazione ideale per il test della stampante in condizioni reali. "In tutti gli esperimenti gli assi lineari hanno funzionato senza problemi, così durante ogni parabola siamo stati in grado di stampare una piccola asta e piccole strutture a graticcio", spiega soddisfatto Torben Schäfer del team AIMIS-FYT.

Ricerca e progetti d'innovazione

Igus sostiene progetti come l'AIMIS-FYT nell'ambito del suo programma YES. Con questa iniziativa rivolta al mondo accademico, igus vuole supportare alunni, studenti e docenti con campioni gratuiti, sconti e sponsorizzazioni per favorire lo sviluppo di progetti innovativi.