10 progetti di stampa 3D entrano nella fase II del programma SBIR della NASA nel 2021
Ogni anno, la NASA ‘s Small Business Innovation Research (SBIR) Programma aggiudica appalti alle piccole imprese attraverso gli Stati Uniti per stimolare la ricerca e la commercializzazione delle tecnologie spaziali innovative. Con l’avvicinarsi di un rinnovato sforzo per riportare gli esseri umani sulla luna, più startup che mai si stanno intensificando per sostenere le imminenti iniziative di esplorazione spaziale e colonizzazione dell’agenzia, che dovrebbero essere lanciate nello spazio a metà degli anni ’20. Il 14 maggio 2021, l’agenzia spaziale ha annunciato un investimento di 105 milioni di dollari in 140 nuovi premi di Fase II a 127 piccole imprese statunitensi per aiutarle a spostare le loro innovazioni sul mercato. Dieci delle aziende selezionate utilizzeranno i finanziamenti per sviluppare progetti relativi alla stampa 3D, una delle tecniche più promettenti perfabbricazione dello spazio esterno .
I vincitori della Fase II hanno ricevuto tutti i contratti iniziali della Fase I SBIR nel 2020 per dimostrare i meriti delle loro innovazioni e mostrare come potevano contribuire agli sforzi della NASA in esplorazione umana, tecnologia spaziale, scienza e aeronautica. Ogni team riceverà fino a $ 750.000 per far avanzare le proprie tecnologie verso una potenziale commercializzazione e i team di ricerca impiegheranno fino a due anni per sviluppare, dimostrare e fornire i progetti proposti. Se si mostrano promettenti, il programma offre ulteriori opportunità di finanziamento per aiutare le piccole imprese a trovare investitori e clienti al di fuori dell’agenzia spaziale.
La campagna di esplorazione della NASA in orbita terrestre bassa, orbita attorno alla Luna e sulla sua superficie e in destinazioni molto oltre, compreso Marte. Immagine per gentile concessione della NASA.
Incoraggiate dalle opportunità nell’imminente economia spaziale , tutte le tecnologie selezionate hanno già mostrato grandi impatti potenziali nei rispettivi settori durante la prima fase. Come abbiamo riportato in passato, dozzine di startup utilizzano le tecnologie di stampa 3D come base dei loro progetti SBIR. Per questo particolare round di finanziamento, i progetti spaziano da un sistema di produzione additiva laser (AM) per realizzare componenti di schermatura dalle radiazioni a un nuovo processo per la stampa 3D di grandi strutture metalliche nello spazio. Ecco gli sviluppi innovativi:
1. Rilevamento degli errori in tempo reale di Relativity Space
Il famoso sviluppatore di razzi stampati in 3D, Relativity Space , ha già creato la più grande piattaforma di stampanti 3D in metallo al mondo per automatizzare la produzione di razzi, conosciuta come la fabbrica di Stargate. Ora, la società lavorerà per i prossimi 24 mesi per migliorare la capacità della sua piattaforma AM di alimentazione del filo per il rilevamento dei difetti in situ in tempo reale. La startup spaziale ha proposto di espandere la sua intera suite di sensori e telecamere per eseguire il rilevamento, l’identificazione e la correzione automatici e in tempo reale dei difetti nella sua stampante 3D. Questo potrebbe trasformarsi in un fattore chiave per la stampa 3D fuori dal pianeta, con potenziali applicazioni ad ampio raggio per la NASA. Ciò include la produzione in situ, la produzione su richiesta da materie prime e la produzione di oggetti che non possono essere lanciati dalla Terra a causa dei limiti di volume del carico utile, come i componenti dell’habitat che potrebbero essere fabbricati con una stampante sulla superficie della Luna.
2. Stampante 3D satellitare di IERUS Tech
Alla ricerca di sviluppare tecnologia per la produzione in orbita è la società di ingegneria dell’Alabama IERUS Technologies . Il gruppo realizza processi AM specializzati su larga scala per fabbricare e riparare roboticamente grandi strutture, come i satelliti commerciali, nell’ambiente spaziale esterno. Sfruttando il processo AFS-D (Additive Friction Stir Deposition), gli ingegneri sperano di fornire un nuovo percorso per la riparazione e la stampa 3D di strutture metalliche. Secondo la proposta della startup, AFS-D produce strutture completamente dense, a forma di rete in condizioni atmosferiche aperte e sarebbe l’ideale per la stampa 3D di grandi strutture metalliche nello spazio e la produzione di grandi tralicci, array solari e riflettori di antenne sulla Terra.
3. Tubi di calore ad anello stampato in 3D di Advanced Cooling Tech
3. A causa della proliferazione di satelliti commerciali, l’industria spaziale sta affrontando una crescente domanda di sistemi di controllo termico a basso costo. Ciò ha portato la società di soluzioni di gestione termica Advanced Cooling Technologies a creare tubi di calore a circuito stampato in 3D (LHP). Il dispositivo ad alta efficienza e flessibilità è comunemente usato per veicoli spaziali – come CubeSats e SmallSats – ma è troppo costoso da produrre. Con sede in Pennsylvania, la startup ha sviluppato un evaporatore LHP a basso costo utilizzando Direct Metal Laser Sintering (DMLS), che elimina una serie di passaggi ad alta competenza e ad alta intensità di lavoro che rendono gli LHP così costosi. Il gruppo intende trovare un modo per ottimizzare la tecnica per potenze maggiori, applicazioni satellitari di grandi dimensioni, rover planetari e lander.
4. Tecnologia di assistenza satellitare di Quadrus AM
Quadrus Advanced Manufacturing si concentrerà su una nuova tecnologia di assistenza satellitare. L’azienda dell’Alabama ha creato un meccanismo a prova di perdite stampato in 3D che potrebbe trasferire in modo sicuro il propellente liquido da un satellite di servizio a un satellite del cliente. Il suo design radicalmente semplice Interfaccia a prova di perdite (ADLI) utilizza quattro parti stampate in 3D configurate per interfacciarsi con soffietti personalizzati formati da Nitinol. L’ADLI potrebbe potenzialmente essere inserito nelle missioni di manutenzione orbitale pianificate, come l’imminente seguito di On-Orbit Servicing, Assembly and Manufacturing-1 (OSAM-1)della NASA, o anche come inserto in un rover che potrebbe trasferire propellenti a un lanciare il veicolo durante lamissione di punta del 2026 Mars Sample Return per raccogliere roccia e polvere sul pianeta rosso.
5. Tecnologia di convalida CT di UES
L’azienda UES dell’Ohio di proprietà femminile ha proposto un metodo per rilevare e convalidare i processi di tomografia computerizzata (TC) per AM, come la TC a raggi X, un metodo di valutazione non distruttivo (NDE) ampiamente utilizzato per il controllo di qualità e l’ispezione post-costruzione nei componenti stampati in 3D . La conoscenza acquisita nel nuovo processo informerà le strategie di scansione TC per un migliore rilevamento dei difetti nei componenti AM, valuterà la rilevabilità dei difetti nella TC utilizzando il sezionamento seriale come confronto della verità di base e quantificherà il rischio dei difetti assenti dai set di dati TC. L’affidabile NDE dei componenti completati rimane un ostacolo a un più ampio utilizzo dei componenti AM, ha affermato UES nella sua proposta. La loro nuova idea potrebbe aiutare la NASA con le sue numerose potenziali applicazioni e progetti AM.
6. Serbatoi criogenici stampati in 3D di Sierra Lobo
Con oltre 100 milioni di dollari di contratti, Sierra Lobo , società di minoranza dell’Ohio , lavorerà con Big Metal Additive creare e testare serbatoi di liquefazione e stoccaggio criogenici utilizzando un approccio additivo ibrido unico per la produzione di serbatoi con canali di raffreddamento ad ampia area integrati direttamente nelle pareti dei serbatoi. Le forme uniche del serbatoio, rese possibili solo utilizzando tecniche di additivi ibridi, possono migliorare la capacità di trasferimento del propellente e massimizzare le capacità di confezionamento dei veicoli spaziali. Durante la seconda fase del progetto, i test del vuoto termico verificheranno le prestazioni del fluido termico del processo e le previsioni del modello termico sviluppato durante la Fase I. Massimizzare la riproducibilità riducendo al minimo le ore di lavoro manuale necessarie per fabbricare tali serbatoi è uno dei maggiori vantaggi della tecnologia e la NASA potrebbe usarli per il Lunar Gateway, Operazioni Terra-Luna, operazioni interplanetarie e utilizzo delle risorse in situ al di fuori della Terra.
7. Tecnologia di test sulla qualità dell’aria stampata in 3D di Advanced Fuel Research
Sviluppatore di tecnologia all’avanguardia Advanced Fuel Research ha proposto di fabbricare e testare la tecnologia per i sistemi di supporto vitale nello spazio, principalmente per tute spaziali e infine per la rivitalizzazione dell’aria della cabina. Poiché i membri dell’equipaggio sono esposti a una miscela di contaminanti nello spazio, il team desidera fabbricare e testare assorbenti di tracce di contaminanti (TC) multi-inquinanti a base di carbonio per una tuta spaziale utilizzata nelle attività extraveicolari. Durante la fase I, il progetto ha dimostrato con successo l’efficacia degli assorbenti derivati dal polimero PEEK stampato in 3D per rimuovere i contaminanti atmosferici ammoniaca, formaldeide e metilmercaptano a concentrazioni vicine ai limiti di concentrazione massima consentita (SMAC) del veicolo spaziale di sette giorni. Dopo che la seconda fase è stata completata, la tecnologia potrebbe trovare applicazioni nella rivitalizzazione dell’aria a bordo dei sottomarini della US Navy, negli aerei commerciali e militari,
8. Schermatura contro le radiazioni stampata in 3D di PolarOnyx
Incentrato sulla produzione laser 3D avanzata , PolarOnyx , con sede in California, ha creato un sistema AM laser senza precedenti nella Fase I per realizzare componenti di schermatura dalle radiazioni mescolando varie polveri che schermano efficacemente i neutroni e le radiazioni gamma. Per la seconda fase del progetto, il gruppo spera di fornire prototipi conformi ai requisiti di schermatura dei neutroni e delle radiazioni gamma. Oltre alla produzione di schermi contro le radiazioni della NASA, il processo AM laser pulsato proposto può essere utilizzato anche nella produzione di veicoli spaziali, aerei e satelliti.
illustrazione degli astronauti Artemis sulla luna. Immagine per gentile concessione della NASA.
9. Scambiatori di calore stampati in 3D di Micro Cooling Concepts per aeromobili elettrici
Per supportare l’obiettivo della NASA di far progredire le tecnologie per più velivoli elettrici, Micro Cooling Concepts utilizzerà l’AM per creare scambiatori di calore leggeri e compatti. La tecnologia potrebbe essere applicata a qualsiasi programma della NASA in cui sono richiesti scambiatori di calore e il peso ha un impatto significativo sulle prestazioni del sistema. Per la seconda fase del progetto, la proposta consisterà nella progettazione del recuperatore, fabbricazione e collaudo di articoli di prova su scala ridotta e fabbricazione e collaudo di prototipi in scala reale alle condizioni rilevanti per il motore. La rivoluzionaria tecnologia di sollevamento verticale, i veicoli commerciali ultra efficienti e la tecnologia avanzata di trasporto aereo sono solo esempi di potenziali applicazioni della NASA per il programma.
10. Sistema di tessitura 3D di ATA
Infine, ATA Engineering svilupperà il software per un sistema di protezione termica in tessuto 3D (WTPS), un nuovo approccio alla produzione di materiali TPS che utilizzano tecniche di tessitura 3D progettate con precisione per personalizzare le caratteristiche del materiale per soddisfare i requisiti delle missioni specifiche per proteggere i veicoli spaziali dal riscaldamento intenso generato durante l’ingresso atmosferico. La tecnologia promette di migliorare i WTPS utilizzati nelle applicazioni della NASA fornendo le proprietà dei materiali nelle prime fasi del processo di progettazione e riducendo i tempi per la qualificazione. Le architetture WTPS sono fondamentali per le missioni della NASA, come il ritorno del campione di Marte, il ritorno dell’equipaggio ad alta velocità, i lander su Marte di massa elevata e le sonde di Venere e di gas / ghiaccio. Le potenziali applicazioni per i compositi tessuti 3D avanzati includono ugelli per motori a razzo e strutture di protezione termica per veicoli ipersonici.
