Drukowanie przestrzenne to technologia polegająca na budowaniu wyrobu poprzez dodawanie materiały budulcowego metodą addytywną, czyli warstwa po warstwie. Najczęściej jest stosowana do wykonywania prototypów.
Sam proces jest dość prosty. Najpierw w programie komputerowym powstaje model tworzonego obiektu. Następnie drukarka przestrzenna "plasterkuje" go, czyli dzieli na przekroje poprzeczne, z których wyrób będzie budowany, a także ustala parametry tego procesu - takie jak grubość warstw i prędkość ich nakładania. Potem maszyna nakłada warstwy sproszkowanego materiału i spoiwa według kształtów opracowanych przekrojów.
Według twórców tej technologii do drukowania 3D można zastosować każdy materiał, który uda się sproszkować. Trudności może sprawić spojenie proszku.
Ściana jak kości ptaków
- Naziemne stosowanie technologii druku 3D pozwoliło uzyskać całościowe struktury. Nasza grupa przemysłowa zbada, czy można ją wykorzystać do zbudowania siedliska na Księżycu - powiedział kierujący projektem w ESA Laurent Pambaguian.
Jednym z partnerów projektu jest firma Foster + Partners, założona przez słynnego brytyjskiego architekta Normana Fostera. Zaprojektowała specjalną kopułę ze ścianami o komórkowej strukturze, opracowanej dla ochrony astronautów przed mikrometeoroidami (okruchami skalnymi) i promieniowaniem kosmicznym. Ta struktura przypominająca kości ptaków (zawierających puste przestrzenie, które mogą się wypełniać powietrzem), ma zapewniać korzystny stosunek wytrzymałości do wagi.
Powstała pokazowa "ściana"
- Drukowanie 3D może dopomóc w osiedlaniu się na Księżycu przy ograniczonej logistyce z Ziemi - powiedział Scott Hovland z ESA. - Nowe możliwości, jakie otwiera ta metoda, mogą być uwzględniane przez agencje kosmiczne przy planowaniu podboju kosmosu - dodał.
Projekt księżycowej bazy musiał uwzględnić właściwości księżycowego gruntu, z którego miałaby ona powstawać. Na razie wytworzono w ten sposób pokazowy blok o wadze 1,5 tony.
- W praktyce jesteśmy przyzwyczajeni do projektowania obiektów zlokalizowanych w ekstremalnych warunkach klimatycznych na Ziemi, a także stosowania lokalnych, trwałych materiałów - powiedział Xavier De Kestelier, specjalista z grupy modelowania w Foster+Partners.
Chcą mieszać pył z tlenkiem magnezu
Od strony technologicznej partnerem projektu jest brytyjska firma Monolite, która wyposażyła drukarkę 3D w układ ruchomych dysz umieszczonych na 6-metrowej ramie, służących do rozpylania spoiwa na piaskopodobny materiał budulcowy.
W bardziej "zwyczajnych" projektach produkowany przez Monolite sprzęt jest używany np. do tworzenia rzeźb albo sztucznych raf koralowych, chroniących plaże przed wyniszczającym wpływem fal morskich. W przypadku projektu ESA specjaliści firmy musieli uwzględnić stosowanie jako tworzywa księżycowego pyłu.
- Po pierwsze musimy zmieszać symulowany księżycowy materiał z tlenkiem magnezu. To zamienia go w "papier", którego możemy użyć do drukowania. Jako nasz strukturalny "atrament" stosujemy spajającą sól, która zmienia materiał w tworzywo mocne jak kamień - opisywał Enrico Dini, założyciel Monolite. - Nasza obecna drukarka buduje w tempie około 2 m na godzinę. Nasz projekt kolejnej generacji powinien już osiągnąć 3,5 m na godzinę, co umożliwia wykonanie całego budynku w ciągu tygodnia - dodał.
Autor: js/mj / Źródło: ESA