INTERVISTA: L’UNIVERSITÀ DEL NORTH DAKOTA OTTIENE UNA SOVVENZIONE DELLA NASA DI $ 750.000 PER SVILUPPARE UNA TUTA SPAZIALE ‘NDX-3’ STAMPATA IN 3D
I ricercatori dell’Università del North Dakota (UND) hanno ricevuto una sovvenzione della NASA da $ 750.000 per sviluppare una tuta spaziale stampata in 3D.
Lavorando a fianco del personale dei centri spaziali Marshall, Johnson e Kennedy, Pablo de León, professore e presidente del dipartimento di studi spaziali dell’UND, condurrà un progetto di ricerca e sviluppo di tre anni sulla fattibilità del concetto. L’indumento additivo, che sarà soprannominato “NDX-3”, sarà fabbricato utilizzando una combinazione di polimeri flessibili e, infine, confrontato con le tute spaziali convenzionali tramite test di motion capture.
“Finora, tutte le tute e le tute spaziali sono state costruite utilizzando tecniche di cucito tradizionali”, ha spiegato León. “Ci vogliono letteralmente migliaia di ore di artigiani del cucito molto qualificati per costruire una tuta spaziale, e sono anche molto fragili. È importante ripensare al modo in cui sono realizzate le tute spaziali e abbiamo potenzialmente scoperto che la stampa 3D può aiutare in questo. “
“MENTRE CI AVVENTURIAMO OLTRE L’ORBITA TERRESTRE BASSA, GLI ASTRONAUTI AVRANNO BISOGNO DI UN METODO AFFIDABILE PER RIPARARE E REGOLARE LE LORO TUTE”.
Il team UND sta ora sviluppando la terza iterazione della sua tuta spaziale, ma questa volta utilizza la tecnologia di stampa 3D. Foto via L’immagine in primo piano mostra una delle precedenti tute spaziali del team UND in fase di test in condizioni che replicano quelle su Marte. Foto via Pablo de León, UND.
Il team UND sta ora sviluppando la terza iterazione della sua tuta spaziale, ma questa volta utilizza la tecnologia di stampa 3D. Foto via Pablo de León, UND.
Passaggio dalla cucitura alla produzione
Negli ultimi settant’anni, le tute spaziali sono state in gran parte costruite nello stesso modo, utilizzando tecniche di cucito tradizionali per cucire insieme pezzi di nylon uretano, vari metalli e polimeri indossabili. Il processo richiede migliaia di ore per essere completato da un abile artigiano del cucito, e anche i capi finiti sono una tecnologia antica rispetto ai moderni standard aerospaziali.
Inoltre, le tute non hanno un buon rapporto qualità-prezzo, costano circa $ 2 milioni ciascuna e, poiché sono su misura per ogni astronauta, di solito non possono essere riutilizzate. UND ha iniziato a collaborare con la NASA alcuni anni fa per cambiare il modo in cui vengono realizzate le tute spaziali e con l’obiettivo di progettare un design alternativo migliorato e più conveniente.
Sebbene il professor de León e la sua facoltà stiano lavorando al progetto da un po ‘di tempo, di recente hanno scelto di integrare la stampa 3D nel design dell’indumento pressurizzato. È stato solo quando la prospettiva dell’esplorazione dello spazio profondo è stata presa in considerazione dal team, che sono passati alla produzione additiva e di conseguenza hanno ottenuto il contratto con la NASA.
“Su Marte e oltre, gli astronauti non potranno permettersi il lusso di un esercito di sarte o cucitrici nel loro habitat planetario per prendersi cura delle loro tute, e chiedere le parti al Mission Control richiederebbe più di un anno”, ha spiegato il professor de León.
“Quindi, quello che cercheremo di fare è costruire una tuta spaziale pressurizzabile utilizzando principalmente la stampa 3D”, ha aggiunto. “La NASA ha deciso di finanziare il nostro laboratorio, poiché potenzialmente questo può cambiare il modo in cui le tute spaziali saranno prodotte in futuro e aiutare a ridurre la” dipendenza dalla Terra “, che è uno degli obiettivi dell’agenzia spaziale”.
L’ultimo prototipo del team UND (nella foto) verrà stampato in 3D utilizzando filamenti flessibili. Foto via Pablo de León, UND.
L’ultimo prototipo NDX-3 del team UND (nella foto) verrà stampato in 3D utilizzando filamenti flessibili. Immagine via Pablo de León, UND.
La nuova e ambiziosa tuta spaziale stampata in 3D di UND
Nel corso del contratto triennale della NASA, il team UND valuterà il potenziale delle tecnologie di produzione additiva nella progettazione di tute spaziali sviluppando e stampando in 3D un capo completo. Sebbene i ricercatori siano ancora nelle prime fasi del processo di progettazione, hanno già modellato l’aspetto desiderato e condotto numerose valutazioni dei materiali.
In un primo momento, il progetto del team è stato rifiutato come “troppo verde”, ma hanno migliorato le loro tecniche, parti stampate e sottoposte a test di pressione utilizzando una gamma di diversi filamenti flessibili, e ora la NASA ha richiesto un prototipo completo. Man mano che il progetto avanza, il dipartimento spaziale dell’UND lavorerà a stretto contatto con la NASA, per mettere insieme le competenze e utilizzare le avanzate tecnologie di stampa 3D dell’agenzia.
“In passato, siamo stati molto vicini ai centri della NASA e per questo particolare progetto, avremo bisogno della loro esperienza, input e attrezzature specializzate”, ha detto León. “La NASA è da decenni un pioniere nella stampa 3D. Dispone di alcune delle attrezzature più sofisticate e dei migliori esperti, per aiutarci ad affrontare alcuni dei problemi che troveremo durante questo progetto “.
“LAVOREREMO CON I CENTRI SPAZIALI MARSHALL, JOHNSON E KENNEDY POICHÉ HANNO ESPERIENZA IN MOLTE DELLE AREE CHE UTILIZZEREMO PER LO SVILUPPO DEL PROTOTIPO E LE ATTREZZATURE PER STAMPARLO”.
Una volta che il team ha creato il suo prototipo additivo, lo sottoporrà a una serie di test di motion capture, per confrontare le sue prestazioni con quelle di una tuta da volo convenzionale. Dato che l’indumento è progettato per essere utilizzato su Marte, i test di motion capture simuleranno le condizioni dello spazio esterno, consentendo ai ricercatori di misurare con precisione la sua affidabilità.
Fattori come la flessibilità della tuta spaziale, la mobilità e la cinematica della camminata sono tutti impostati per essere attentamente monitorati durante, per assicurarsi che le tute siano il più facili da spostare possibile. Nelle fasi successive del progetto, le tecniche di scansione del corpo verranno utilizzate per creare prototipi su misura, progettati per “adattarsi perfettamente” ai futuri astronauti.
“Riteniamo che per i voli spaziali di lunga durata, sia meglio avere una tuta che ti calzi perfettamente e sia stata fatta per te, piuttosto che adottare un approccio” taglia unica “”, ha concluso il professor de León. “Con le tecniche tradizionali sarebbe costoso e molto difficile, ma utilizzando la produzione additiva puoi fare proprio questo.”
L’ultimo prototipo del team UND (nella foto) verrà stampato in 3D utilizzando filamenti flessibili. Foto via Pablo de León, UND.
I predecessori della NASA stampati in 3D
La NASA ha commissionato una serie di progetti di ricerca nel corso degli anni, per studiare il potenziale della stampa 3D nella creazione di tute spaziali e ha sviluppato vari prototipi lungo la strada.
Già nel 2015, la NASA ha annunciato che il suo prototipo di tuta spaziale Z-2 sarebbe stato prodotto utilizzando la scansione 3D e le tecnologie di produzione additiva. La tuta stessa è stata progettata per essere realizzata con materiali compositi ad alta resistenza, al fine di consentire una maggiore mobilità e proteggere chi lo indossa dagli ambienti difficili dello spazio.
Più recentemente, nel gennaio 2018, l’Austrian Space Forum (OeWF), ha testato tute spaziali come parte di una missione sul campo simulata di un mese su Marte . Nell’ambito della valutazione, scienziati di 25 paesi di tutto il mondo si sono recati in un’area sterile dell’Oman, per simulare le condizioni del pianeta rosso.
Altrove, Raul Polit-Casillas, ingegnere di sistema presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, ha delineato le potenziali applicazioni aerospaziali di materiali stampati in 3D simili a cotta di maglia . Secondo il tecnico, i tessuti additivi potrebbero essere sfruttati come schermature per veicoli spaziali o ridimensionati per fornire protezione agli astronauti sotto forma di tute spaziali.
