Contesto e obiettivi della sperimentazione
Un gruppo di ricerca della Auburn University, guidato dal professor Masoud Mahjouri-Samani del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, ha condotto una serie di voli parabolici al fine di verificare la funzionalità di un sistema compatto per la stampa 3D di componenti elettronici in assenza di gravità. Il dispositivo, denominato LASED (Laser Ablation and Sintering Enable Deposition), è stato progettato per operare con nanoparticelle secche anziché inchiostri liquidi e può produrre circuiti, sensori e antenne direttamente in ambiente spaziale.
Caratteristiche del sistema LASED
Il prototipo presenta un volume di ingombro di 60 cm³ per ogni dimensione e assorbe meno di 500 W di potenza. Al suo interno, un generatore di nanoparticelle frantuma un materiale di partenza tramite laser, producendo polveri di dimensioni controllate, che vengono poi depositate e sinterizzate strato dopo strato mediante un laser a precisione elevata. Tutte le fasi – dalla produzione dei granuli alla formazione del tracciato conduttivo – sono gestite in modo automatizzato tramite software dedicato sviluppato in collaborazione con NanoPrintek, Inc., startup fondata da Mahjouri-Samani per trasferire sul mercato la tecnologia LASED.
Svolgimento dei test in microgravità
I collaudi si sono svolti a maggio 2025 a bordo di un Boeing 727 appositamente modificato da Zero Gravity Corporation per la NASA. Durante circa trenta parabole sopra Salina, Kansas, il team ha potuto sperimentare intervalli di microgravità di 23–25 secondi per passaggio. Alla presenza di Mahjouri-Samani, del dottorando Aarsh Patel e dell’ingegnere di ricerca Colton Bevel dell’Auburn University Research and Innovation Campus di Huntsville, LASED ha stampato piste conduttive con risoluzione e coesione comparabili o superiori alle versioni terrestri.
Risultati dei voli parabolici
Già alla prima parabola la macchina ha completato con successo il programma di stampa programmato, senza necessità di regolazioni o ripetizioni. La robustezza costruttiva è stata progettata per resistere fino a 18 G di accelerazione, ben oltre le sollecitazioni di circa 2 G raggiunte durante le manovre di decollo e atterraggio. Il progetto, intitolato “In Space Dry Printing Electronics and Semiconductor Devices”, ha ottenuto un finanziamento di 870.000 USD dalla NASA tramite il Flight Opportunities Program, parte del Space Technology Mission Directorate.
Applicazioni previste in orbita e oltre
La possibilità di generare in loco sensori di temperatura, rilevatori di umidità, moduli per il monitoraggio della salute dell’equipaggio o antenne su misura apre scenari di produzione on-demand a bordo di stazioni spaziali o in missioni di lunga durata. La stampa 3D di semilavorati elettronici elimina la dipendenza dalle spedizioni dalla Terra e offre la flessibilità di realizzare pezzi di ricambio o prototipi funzionali in pochi minuti.
Prospettive di sviluppo e prossime tappe
Dopo l’esito positivo dei voli del 2025, il team prevede un secondo test nel 2026 dedicato alla stampa di componenti a semiconduttore, con l’obiettivo di dimostrare la capacità di produrre transistor e diodi. In parallelo, Auburn University e NanoPrintek stanno perfezionando gli algoritmi di deposizione per ridurre i tempi di sinterizzazione e ampliare la gamma di materiali utilizzabili, includendo leghe metalliche leggere e polimeri conduttivi.
Collaborazioni e partner
Oltre alla collaborazione con la NASA e Zero Gravity Corporation per i voli parabolici, NanoPrintek lavora con Boeing per la calibrazione dei sistemi di sinterizzazione laser e con il Marshall Space Flight Center per validare le prestazioni dei materiali in camera termostatica. Il finanziamento del programma proveniente dal Space Technology Mission Directorate sottolinea l’interesse dell’agenzia verso soluzioni di fabbricazione spaziale sostenibile.
