Bagaimana pencetakan 3D dilakukan di ruang angkasa?

Artikel ini menyatakan bahwa pencetakan 3D telah dilakukan di luar angkasa, di Stasiun Luar Angkasa Internasional.

Saya ingin tahu bagaimana ini bekerja secara berbeda dari pencetakan 3D di Bumi. Apakah ada langkah-langkah tambahan yang perlu diambil untuk memastikan bahwa filamen akan diekstrusi dengan benar ke tempat tidur cetak, atau selama langkah-langkah lain?

Kemungkinan besar, printer 3D yang digunakan pada ISS tidak memasukkan beberapa perbedaan mendasar yang memungkinkan mereka untuk mencetak dalam gravitasi nol.

Beberapa orang di 3Dprint.com mengajukan pertanyaan yang sangat mirip, dan berpikir bahwa ketika membalikkan printer 3D mereka terbalik dan di sisinya:

tidak ada banyak perbedaan sama sekali. Sangat menarik untuk melihat bagaimana orientasi tidak banyak berpengaruh pada kualitas.

Salah satu model printer 3D awal - printer Bukito - menunjukkan bahwa printer mereka sangat portabel bahkan dapat dicetak saat bepergian, dan terbalik .

Dengan kata lain, beberapa printer 3D konsumen sudah mencetak terbalik, sehingga mereka mungkin akan mencetak dalam gravitasi nol juga!

(Begitulah ceritanya. Lihatlah posting Ryan, yang memberikan deskripsi yang bagus tentang bagian-bagian yang lebih rumit dari percetakan ruang angkasa!)

Untuk menjawab pertanyaan Anda, Anda harus mempertimbangkan bagaimana filamen yang meleleh menempel pada print bed dan lapisan lainnya, dan jika gravitasi memiliki pengaruh pada bagaimana itu melekat. Jawabannya adalah bahwa gravitasi tidak memiliki pengaruh nyata pada kelekatan filamen. Sebagai gantinya, ikatan plastik dengan permukaan print bed, dan kemudian lapisan selanjutnya menyatu dengan lapisan sebelumnya. Gravitasi juga tidak memiliki pengaruh pada bagaimana filamen diberi makan atau bagaimana sabuk dan gigi bergerak. Penahan gulungan filamen tertentu mungkin tidak dapat digunakan jika tidak menjepit gulungan, dan printer juga perlu dijepit. Tapi, mungkin mengejutkan, tidak ada hal lain yang perlu dilakukan secara berbeda untuk membuat printer bekerja di luar angkasa.

Masalah khusus ruang besar pertama sebenarnya adalah kualitas udara. Anda tidak bisa hanya membuka jendela untuk mengeluarkan bau ABS-cair dari ISS!

Printer FFF mengeluarkan uap dan partikel nano. Di stasiun luar angkasa, udara yang sama akan didaur ulang berulang-ulang, dan sistem pemurnian udara memiliki seperangkat kontaminan spesifik yang dioptimalkan untuknya, serta kapasitas desain untuk pergantian udara dan tingkat pembuangan bahan kimia yang tidak akan disesuaikan hanya karena seseorang mencetak ratchet-ruang hari ini. Melindungi kualitas udara kabin adalah faktor desain yang sangat besar untuk percobaan apa pun yang masuk ke ruang angkasa.

Eksperimen percetakan Made in Space pada ISS hingga saat ini dilakukan di salah satu ruang eksperimen hampa udara, sehingga setiap asap tanpa filter (atau nyala api) dapat dibuang langsung ke ruang angkasa jika diperlukan. Dalam jangka panjang, ini tidak akan berhasil - eksperimen lain mungkin memerlukan ruang vakum, atau printer "produksi" mungkin terlalu besar untuk muat. Jadi printer perlu memiliki sistem pemurnian udara internal sendiri.

Kendala desain utama lainnya adalah kelangsungan hidup peluncuran. Payload roket harus dirancang untuk g-force ekstrim tanpa 1) kerusakan, atau 2) pergeseran massa internal yang signifikan yang akan memengaruhi pusat gravitasi payload.

Berat payload total juga cukup penting di sini: mengangkat massa ke orbit Bumi rendah MAHAL.

Anehnya, lingkungan gayaberat mikro itu sendiri bukanlah masalah besar. Plastik cair sangat kental dan cukup banyak di mana Anda meletakkannya cukup lama untuk memadat, selama itu menempel pada sesuatu. Tetapi ada dua dampak yang muncul di benak saya.

• Pertama, spool filamen tanpa jaminan akan mencoba untuk melepaskan diri. Gravitasi tidak akan memberikan gesekan kontak yang biasanya kita andalkan untuk menjaga gulungan dari sarang burung. (Pikirkan tentang hal ini: gulungan yang benar-benar tertutup adalah pegas raksasa.)
• Kedua, aliran panas berbeda dalam gayaberat mikro - Anda tidak dapat mengandalkan konveksi pasif untuk mendinginkan cetakan atau motor. Akomodasi harus dibuat untuk aliran udara paksa yang cukup dan pendingin pada apa pun yang membutuhkan pendinginan. Dan itu termasuk penutup itu sendiri, karena, seperti yang disebutkan di atas, ruang cetak harus ditutup rapat untuk kontrol kualitas udara.

Akhirnya, keandalan sangat penting. Amazon belum mengirimkan ke ISS (belum). Bahkan satu sekrup stripped dapat mengeluarkan printer dari komisi selama berbulan-bulan sampai bagian pengganti dapat masuk ke dalam peluncuran pasokan yang akan datang. Membuat printer terbakar karena korsleting akan menjadi bencana besar.

Jadi, sungguh, ini semua tentang membuat printer yang cukup kuat untuk membuatnya di sana, beroperasi dengan aman, dan tidak pernah rusak. Mencetak terbalik adalah sepele dibandingkan.