L’agenzia spaziale canadese ha scelto la stampa 3D
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Lo sviluppo di parti funzionali per applicazioni nello spazio è impegnativo per diversi motivi. Dal punto di vista della produzione, gli ingegneri devono affrontare vincoli di progettazione unici e scadenze ravvicinate per soddisfare le finestre di lancio specifiche. Questo caso di studio presenta come l’Agenzia spaziale canadese ha aumentato l’efficienza del processo e ridotto i costi e i tempi per lo sviluppo di parti pronte per il volo con la produzione additiva.
L’azienda
La Canadian Space Agency (CSA), fondata nel 1990, è l’agenzia spaziale nazionale del Canada. Alcuni importanti contributi del CSA includono il James Webb Space Telescope, Canadarm2, Dextre e il Mobile Base System sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Oggi, l’agenzia sostiene l’innovazione, la scienza e lo sviluppo economico attraverso investimenti nelle tecnologie spaziali.
La sfida
Il CSA è stato sfidato a progettare un componente pronto per il volo per la ISS. Il team di ingegneri ha scoperto che i metodi di produzione tradizionali come il CNC e lo stampaggio a iniezione aumenterebbero considerevolmente i costi di prototipazione e ritarderebbero lo sviluppo di parti di uso finale. Inoltre, la selezione dei materiali per questa applicazione è stata fondamentale per garantire la conformità con gli standard della NASA per il degassamento . Questa è stata una considerazione di progettazione primaria per garantire che le parti nello spazio soddisfino gli standard di sicurezza richiesti.
La soluzione
La produzione additiva ha consentito la progettazione iterativa attraverso una rapida prototipazione interna in cui è stata semplificata l’implementazione di modifiche minori a ciascun progetto. Rispetto alla produzione tradizionale che potrebbe richiedere diverse settimane e più fasi di produzione, la stampa 3D sull’AON M2 ha impiegato 16 ore per produrre la parte finale.
ULTEM TM 9085 Parte centrifuga stampata in 3D su AON M2. Crediti: AON3D
Applicazione e stampe
ULTEM™ 9085, un materiale termoplastico ad alte prestazioni, è stato utilizzato per produrre parti per la ISS. Secondo gli standard della NASA per il degassamento, ULTEM™ soddisfa le considerazioni di sicurezza dovute alla bassa perdita di massa totale (TML) nel vuoto, alle proprietà ignifughe e alla non tossicità. L’ULTEM™ stampato è stato inviato per i test meccanici al CSA prima della revisione della sicurezza e del lancio da parte della NASA.
L’astronauta Matthias Maurer utilizza la centrifuga stampata a bordo della stazione spaziale internazionale. Crediti: CSA, NASA
Il dispositivo stampato è stato utilizzato per esplorare diversi metodi di preparazione del campione di sangue per migliorare le prestazioni degli strumenti in orbita. La centrifugazione del sangue utilizzando la parte stampata in 3D lo separa nei suoi componenti mediante un processo noto come frazionamento del sangue. Questa tecnica viene utilizzata per analizzare gli elementi dei campioni degli astronauti per creare nuove informazioni diagnostiche sulle considerazioni sulla salute a breve e lungo termine degli esseri umani nello spazio.
Il futuro della stampa 3D per lo spazio
Il CSA mira a esplorare ulteriormente i vantaggi della produzione additiva sviluppando competenze interne. Il successo della loro parte ULTEM™ ha dato il via a diversi progetti che richiedono la stampa 3D per ottimizzare i flussi di lavoro di progettazione e produzione. L’agenzia ha preso in considerazione altre plastiche ad alta temperatura come il PEEK, un materiale in grado di resistere ai cicli di riscaldamento e raffreddamento estremi nello spazio. Questo sarà utilizzato per sviluppare il prototipo terrestre di un rover lunare come parte del prossimo progetto PEEKbot . Il progetto PEEKbot è un progetto guidato dall’università finanziato da NSERC-Prima Québec-CREPEC con l’obiettivo di sviluppare una struttura rover in grado di resistere alla notte lunare.
Foto tramite AON3D.