IL JPL DELLA NASA RIVELA CHE IL SUO ROVER MARS PERSEVERANCE PRESENTA UNDICI PARTI METALLICHE STAMPATE IN 3D
Il Jet Propulsion Laboratory della NASA ha rivelato che il suo rover Perseverance, che dovrebbe atterrare su Marte nel febbraio 2021, è stato dotato di undici parti stampate in 3D.
I componenti fabbricati da Perseverance sono presenti nei suoi dispositivi “MOXIE” e “PIXL”, progettati per produrre ossigeno e cercare segni di vita sul pianeta rosso. L’utilizzo della produzione additiva per costruire il rover su Marte ha consentito agli ingegneri della NASA di costruire oggetti più leggeri e resistenti, nonché parti che rispondono agli stimoli della temperatura.
Sebbene gli elementi additivi di Perserverence non siano critici per la missione e l’operazione non sarebbe compromessa se fallissero, il loro successo potrebbe ancora tracciare una pista per la tecnologia nel settore aerospaziale.
“Far volare queste parti su Marte è una pietra miliare enorme”, ha commentato Andre Pate, il leader del gruppo per la produzione additiva al JPL della NASA. “Apre un po ‘di più la porta alla produzione additiva nell’industria spaziale”.
La missione di Perseverance su Marte e i laser “PIXL”
Il rover Perseverance è stato lanciato nello spazio nel luglio 2020, con l’obiettivo di atterrare su Marte nel 2021 e valutare l’astrobiologia in vista di una potenziale futura missione di astronauti marziani. Oltre a cercare segni di antica vita microbica, il rover, che presenta diverse parti stampate in 3D, caratterizzerà la geologia del pianeta e il clima passato.
I precedenti veicoli spaziali della NASA avevano anche parti stampate e il suo rover Curiosity è atterrato su Marte nel 2012 trasportando componenti ceramici additivi all’interno del suo strumento di analisi dei campioni. Da allora, il JPL della NASA ha continuato a sviluppare e testare varie tecnologie di stampa 3D, al fine di ottenere una migliore comprensione di come creare parti affidabili.
Sulla base di questa ricerca, il JPL ha incorporato undici componenti fabbricati negli strumenti di Perseverance, di cui cinque nel suo dispositivo Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry o “PIXL”. L’apparato delle dimensioni di un cestino del pranzo è progettato specificamente per aiutare il rover a identificare potenziali segni di vita microbica fossilizzata e funziona sparando raggi X sulle superfici rocciose per analizzarli.
PIXL è alloggiato all’interno di una torretta rotante da 40 chilogrammi all’estremità del braccio robotico lungo 2 metri del rover insieme a una varietà di altri strumenti, il che significa che doveva essere costruito pensando all’efficienza spaziale. Per rendere il guscio in titanio a due pezzi, il telaio di montaggio e i montanti di supporto di PIXL il più leggeri possibile, il team JPL ha esternalizzato la sua produzione allo specialista della stampa 3D in lega Carpenter Technology .
I montanti di supporto in particolare dovevano essere estremamente sottili, ma utilizzando la produzione additiva, Carpenter è stato in grado di renderli tre o quattro volte più leggeri di quanto sarebbe stato possibile con i metodi di produzione convenzionali.
“In un senso molto reale, la stampa 3D ha reso possibile questo strumento”, ha spiegato Michael Schein, il principale ingegnere meccanico di PIXL al JPL. “Queste tecniche ci hanno permesso di ottenere una massa ridotta e un puntamento di alta precisione, che non potevano essere realizzati con la fabbricazione convenzionale.”
Le altre sei parti di Perserverence possono essere trovate all’interno del suo Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment, o “MOXIE”. Il dispositivo metterà alla prova una tecnologia avanzata in grado di produrre “quantità industriali” di ossigeno su Marte e potrebbe essere utilizzato per creare propellente per razzi per aiutare i futuri astronauti a tornare sulla Terra.
MOXIE funziona riscaldando l’aria marziana fino a quasi 800 ° C per creare ossigeno e lo strumento è dotato di sei scambiatori di calore che proteggono le sue parti chiave dagli effetti di queste alte temperature. Le piastre in lega di nichel delle dimensioni di un palmo sarebbero normalmente costruite in due parti e saldate insieme, ma utilizzando la stampa 3D e superleghe resistenti al calore, il team JPL è stato in grado di produrle come un unico pezzo unificato.
“Questi tipi di parti in nichel sono chiamati superleghe perché mantengono la loro resistenza anche a temperature molto elevate”, ha spiegato Samad Firdosy, ingegnere dei materiali presso JPL. “Le superleghe si trovano tipicamente nei motori a reazione o nelle turbine di generazione di energia. Sono davvero bravi a resistere alla corrosione, anche quando sono molto caldi. “
Per evitare la comparsa di crepe all’interno degli strati delle piastre, sono state trattate utilizzando una pressa isostatica a caldo, che le ha riscaldate fino a 1.000 o C e ha aggiunto pressione in modo uniforme attorno alle parti. Una quantità significativa di test meccanici è stata quindi condotta sugli scambiatori resistenti al calore per valutarne la microstruttura, prima che fossero infine certificati per il volo spaziale.
Stampa 3D nell’ambito della più ampia missione Artemis della NASA
La missione 2021 di Perserverence su Marte fa parte di un più ampio programma della NASA per riportare gli astronauti sulla Luna, oltre a esplorare il pianeta rosso, e la stampa 3D è destinata a svolgere un ruolo significativo all’interno del progetto.
I ricercatori della Tuskegee University stanno attualmente sviluppando parti prodotte additive per il lander lunare della NASA , che potrebbero essere utilizzate nella sua imminente missione Artemis. Gli accademici stanno testando i componenti stampati in 3D del lander, per vedere se hanno la durata necessaria per sopravvivere agli ambienti difficili dello spazio.
La NASA ha anche sviluppato parti di motori a razzo stampate in 3D come parte del suo progetto Artemis. Attraverso il suo programma di sensibilizzazione “RAMPT”, l’organizzazione aerospaziale è stata in grado di ridurre i costi e i tempi di consegna associati alla produzione di ugelli e camere di combustione complessi.
Altrove, la NASA ha emesso un contratto con la società con sede in Texas ICON per sviluppare un sistema di produzione di stampa 3D fuori dal mondo in grado di costruire strutture utilizzando solo regolite lunare. Nome in codice “Project Olympus”, il sistema di Icon è stato progettato specificamente per consentire agli esseri umani di vivere in modo sostenibile sulla superficie lunare.
