Il “modulo di controllo PI fuzzy” dovrebbe riparare i satelliti utilizzando la stampa 3D FDM
Un team di ricercatori australiani e cinesi ha studiato congiuntamente l’uso della stampa 3D FDM nello spazio per riparare i satelliti. Ciò dovrebbe essere ottenuto con l’aiuto del nuovo “Modulo di controllo Fuzzy PI”. Presentiamo il lavoro degli scienziati in modo più dettagliato.
Un team di ingegneri dell’Università di Sydney e dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina ha sviluppato una stampante 3D in grado di elaborare il PEEK ad alte temperature in condizioni spaziali simulate. Secondo il team, ciò consente la stampa 3D FDM di pezzi di ricambio per i satelliti PEEK in orbita. La mancanza di trasferimento di calore nello spaziotuttavia, surriscalda gli attuali sistemi. La stampante 3D è dotata di controller proporzionali integrali (PI) che possono essere azionati fino a 400 ° C nel vuoto. Ciò lo renderebbe ideale per future missioni di riparazione orbitale. Hanno pubblicato il loro lavoro in un articolo intitolato ” Extrusion and Thermal Control Design of an On-Orbit 3D Printing Platform ” sulla rivista Advances in Space Research.
Produzione in orbita con la stampa 3D
Da settant’anni vengono inviati in orbita terrestre satelliti importanti, ad esempio, per la comunicazione e la navigazione su terreno solido. I guasti dei satelliti potrebbero essere prevenuti consentendo loro di essere riparati utilizzando un impianto di “produzione in orbita”. È meno costoso dell’invio di missili in orbita con attrezzature di riparazione.
Ricercatori provenienti da Cina e Australia stimano che il costo della produzione in orbita aumenterà ancora a 6,2 miliardi di dollari (5,5 miliardi di euro) entro il 2030. Così le compagnie aeree e spaziali possono ridurre le loro spese, il team di ricerca ha proposto di utilizzare la tecnologia nello spazio e sui veicoli spaziali con equipaggio. Mantengono la stampa 3D FDM ideale a causa della mancanza di un laser e della dipendenza da filamenti facilmente riponibili, nonché della compatibilità con materiali robusti come il PEEK. Tuttavia, i sistemi attuali potrebbero essere soggetti a inceppamenti di materiale nello spazio a causa dei filamenti eccessivamente fusi.
I ricercatori vogliono rendere più redditizia la stampa 3D orbitale e sviluppare un sistema di stampa 3D con un’unità di controllo termica migliorata. Questi dovrebbero atterrare sul satellite e quindi sostituire le parti danneggiate con bracci robotici. Il primo prototipo si basa su un’architettura FDM standard, completa di asta di riscaldamento, blocco, dissipatore, nastro, estrusore e dispositivo di raffreddamento.
Per poter valutare la macchina, hanno eseguito alcune simulazioni di pressione PEEK. È stato riscontrato che più ponti termici tra il dissipatore di calore e il dispositivo di raffreddamento del dispositivo consentono un controllo più efficace della temperatura del tubo centrale. Ciò impedirebbe ai filamenti fusi di rifluire.
I ricercatori hanno anche scoperto che quando la gravità viene ridotta, la pressione fa sì che il materiale si attacchi al tubo interno di un sistema, aumentando l’attrito e possibilmente creando blocchi di estrusione. Hanno modificato questa sezione e sviluppato un design che fornisce una migliore efficienza di conduzione del calore e funziona a temperature fino a 400 ° C.
Utilizzando un modello matematico, hanno dimostrato i vantaggi dell’introduzione del “modulo di controllo PI fuzzy”. Il dispositivo è progettato in modo tale da poter essere utilizzato a temperature di 380 ° C. Ciò migliora la precisione delle funzioni di controllo termico e riduce il rischio di surriscaldamento e di errori di riparazione. Ora vogliono testare un prototipo funzionante in una camera a vuoto fisica.
