L’Istituto federale per la ricerca e il collaudo dei materiali (BAM) partecipa con due esperimenti alla 40a campagna di volo parabolico del Centro aerospaziale tedesco (DLR), che si svolgerà dal 15 al 25 maggio 2023 a Bordeaux, in Francia. L’obiettivo è ottimizzare la fabbricazione additiva a base di polveri nello spazio e contribuire così a missioni spaziali più sostenibili.
Nei processi di stampa 3D a base di polveri, un componente viene costruito depositando strati di una polvere fluida. I singoli strati vengono poi fusi con un raggio laser e successivamente separati dal letto di polvere. Nelle campagne precedenti è stato testato in assenza di gravità il metodo di produzione di successo industriale della fusione laser selettiva, la fusione a letto di polvere basata sul laser (LPBF). È stato possibile dimostrare che un flusso di gas attraverso la polvere può sostituire la gravitazione necessaria per l’applicazione dello strato. I primi componenti metallici sono stati prodotti con successo in assenza di gravità.
“La produzione additiva sta diventando sempre più importante anche per l’industria aerospaziale”, spiega il Prof. Dr. Jens Günster, responsabile del progetto e capo del Dipartimento di Processi di Produzione Multimateriale della BAM. “Ottimizzando i processi di stampa 3D a base di polveri, come BAM sta testando nella campagna di volo parabolico, in futuro i componenti potranno essere prodotti localmente, rendendo le missioni spaziali più efficienti e sostenibili”.
Nell’esperimento in corso, l’attenzione è rivolta all’ottimizzazione dell’applicazione della polvere, al controllo della qualità e alla visualizzazione degli strati applicati. A tal fine, viene utilizzata l’unità di deposizione testata e ulteriormente sviluppata nell’ultimo esperimento, in cui la polvere non viene applicata da un unico grande contenitore, ma per mezzo di singole celle collegate in una struttura a nido d’ape. Il design riduce l’aggregazione delle singole particelle di polvere e favorisce l’applicazione di uno strato omogeneo. Inoltre, il team utilizza uno scanner di linee per misurare gli strati di polvere applicati singolarmente durante il processo di stampa. In questo modo è possibile determinare per la prima volta la qualità della superficie durante la produzione.
Un altro obiettivo dell’esperimento è quello di studiare il simulante della regolite lunare come materiale di produzione per i pezzi di ricambio. L’utilizzo di materiali esistenti in loco, come la roccia lunare polverizzata, può rendere le missioni spaziali ancora più flessibili. In seguito a precedenti esperimenti, verrà approfondito il comportamento di fusione della polvere lunare nel processo di fabbricazione additiva. In particolare, l’attenzione si concentrerà sulla formazione di un pool di fusione nel letto di polvere per diverse dimensioni del fascio laser in assenza di gravità, in gravità terrestre normale e in ipergravità.
Un secondo esperimento, condotto da xolo GmbH Berlin e a cui partecipa BAM, sta testando un nuovo processo di fabbricazione additiva per materiali polimerici da utilizzare per applicazioni nella medicina rigenerativa. Il team di BAM vuole combinare il processo di xolo con nuovi materiali in collaborazione con l’Università di Leoben (dott.ssa Johanna Sänger e prof. dott. Raúl Bermejo) e ottimizzarlo per le missioni spaziali.
