Stampaggio 3D in microgravità: primo test riuscito a Hannover
Un gruppo di ricerca della Leibniz Universität Hannover, in collaborazione con l’Otto‑von‑Guericke‑Universität Magdeburg, ha messo a punto un procedimento additivo flessibile per la produzione e riparazione di componenti metallici in condizioni di microgravità. Il metodo utilizza la tecnologia del laser metal deposition (LMD) con polveri metalliche, adattata per operare anche in assenza di gravità, tramite un meccanismo che fonde strato su strato la polvere su un substrato. L’approccio consente di fabbricare parti nuove e ripristinare elementi usurati senza bisogno di spare parts dal suolo terrestre.
Ambiente simulato e adattamenti tecnici
I test si sono svolti all’interno del Einstein‑Elevator, struttura sperimentale del Hannover Institute of Technology (HITec), capace di replicare, in volo parabolico verticale, condizioni reali di microgravità e accelerazioni fino a quelle di un lancio spaziale. Tutte le componenti del setup—dal sistema di trasporto della polvere alla sorgente laser—sono state modificate per funzionare in questo ambiente specifico. Sono state impiegate leghe ampiamente utilizzate in aerospaziale: titanio (Ti‑6Al‑4V) e leghe di nichel (Inconel 625).
Obiettivo: produzione in loco su Luna e Marte
L’iniziativa punta a sviluppare tecnologie in grado di produrre o riparare componenti direttamente nel contesto di missioni spaziali su Luna o Marte, risparmiando sul trasporto di pezzi di ricambio dalla Terra. Il passo successivo prevede una collaborazione con il Laser Zentrum Hannover (LZH) per valutare l’utilizzo del regolite lunare (lunar regolith) come materiale di partenza per la stampa 3D—un avanzamento fondamentale verso la produzione in situ.
Rilevanza del progetto e contributo scientifico
Questo progetto, denominato “Additive manufacturing in microgravity using laser metal deposition”, è sostenuto dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (rif. 456663377). Il team ha fra i suoi membri di spicco il Dr.-Ing. Christoph Lotz, del Institut für Transport‑ und Automatisierungstechnik dell’Università di Hannover, responsabile del gruppo di ricerca sull’Einstein‑Elevator. L’esperimento rappresenta il primo tentativo di applicare il processo LMD in condizioni di microgravità utilizzando vere polveri metalliche.
Approfondimenti tecnici dal documento di ricerca
Secondo i dati preliminari, il processo LMD LMD richiede:
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Stabilità del pool di fusione tramite laser
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Un dispositivo alimentatore di polveri adatto a operare in microgravità
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Produzione di “seed sticks”: cilindri di metallo del diametro di 3 mm e altezza di 100 mm, realizzati secondo standard DIN EN ISO 6892‑1:2017‑2
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Questi campioni vengono analizzati per forma, microstruttura, durezza e resistenza meccanica, confrontati con analoghi realizzati in condizioni terrestri
Le analisi termiche suggeriscono come la distribuzione della temperatura durante il processo sia un parametro critico nella riuscita della produzione.
Contesto internazionale della stampa metallo in microgravità
Altre ricerche condotte, ad esempio dalla BAM in collaborazione con TU Clausthal su voli parabolici, hanno sperimentato processi alternativi di stampa in assenza di gravità, compresi approcci che stabilizzano la polvere mediante flussi d’aria. Tali studi hanno preceduto l’approccio hannoveriano e hanno affrontato sfide simili di manipolazione delle polveri in microgravità.
