Le stampanti 3D MakerBot sono in uso da circa cinque anni e hanno fornito una stampa 3D facilmente accessibile per una serie di progetti per il team di ingegneri della Lockheed Martin.
In alleanza con General Motors, Lockheed Martin sta sviluppando un nuovo rover lunare completamente autonomo che potrebbe essere utilizzato per il programma Artemis della NASA.
Alcuni elementi della progettazione e dello sviluppo iniziali del sistema di autonomia del rover vengono eseguiti presso la struttura di ricerca e sviluppo di Lockheed Martin a Palo Alto, in California, l’Advanced Technology Center (ATC), che è ben attrezzato con una varietà di tecnologie, incluso un laboratorio pieno di 3D stampanti.
L’ultima aggiunta al laboratorio di stampa 3D di ATC è la piattaforma di stampa 3D MakerBot METHOD X. Con METHOD X, il team può stampare parti in materiali come nylon fibra di carbonio e ABS, fornendo loro le prestazioni necessarie per test accurati e, grazie alla camera riscaldata di METHOD X, le parti sono dimensionalmente accurate senza la deformazione variabile che viene fornita con un tipico desktop stampante 3d.
“In ATC, abbiamo più stampanti MakerBot che aiutano con tempi di consegna rapidi”, ha affermato Aaron Christian, ingegnere meccanico senior, Lockheed Martin Space. “Progetterò una parte, la stamperò e la terrò in mano ore dopo. Ciò mi consente di testare rapidamente la parte stampata in 3D, identificare i punti deboli, regolare il modello, inviarlo di nuovo alla stampa durante la notte e quindi eseguire l’iterazione successiva al mattino. La stampa 3D mi consente di eseguire una progettazione rapida e iterativa, riducendo i tempi di attesa per una parte da settimane a ore.
Gli ingegneri Lockheed Martin stanno testando una moltitudine di applicazioni progettate per il rover lunare. Christian e i suoi compagni di squadra stanno usando METHOD X per stampare una serie di parti per la prototipazione e la prova del concetto per il progetto del rover, inclusi alloggi per sistemi integrati, supporti per sensori e altre parti personalizzate. “MakerBot METHOD X produce parti dimensionalmente tolleranti immediatamente e per tutti i tipi di progetti, è possibile stampare più parti che possono accoppiarsi insieme”.
Molte di queste parti sono stampate in MakerBot ABS e progettate per resistere al calore del deserto, all’esposizione ai raggi UV, all’umidità e ad altre condizioni ambientali. In combinazione con i supporti solubili Stratasys SR-30, le parti stampate con MakerBot ABS sono progettate per fornire una finitura superficiale più liscia rispetto ai supporti staccabili. La stampa con supporti solubili consente anche forme più organiche che altrimenti sarebbero state impossibili da produrre con la lavorazione tradizionale.
“Siamo nelle primissime fasi di sviluppo e il rover che abbiamo in ATC è un banco di prova che abbiamo progettato e sviluppato internamente. Questo banco di prova modulare conveniente ci consente di apportare modifiche rapide utilizzando la stampa 3D per modificare il design per altre applicazioni, che si tratti di applicazioni militari, di ricerca e soccorso, nucleari e solo esigenze di autonomia ambientale estreme”, ha affermato Christian.
La stampa 3D consente al team di testare le parti in modo conveniente, iterativo e modulare. Una delle parti stampate per il rover era un supporto per un LIDAR, un sensore che può aiutare a determinare la vicinanza degli oggetti intorno ad esso. Ampiamente utilizzato nei veicoli a guida autonoma, Lockheed Martin utilizza LIDAR in molti dei suoi progetti di autonomia. Il supporto è stato progettato per sedersi sul rover, un sistema robot completamente modulare, quindi è stato stampato in ABS che gli consente di gestire condizioni più estreme rispetto al tipico PLA. Il supporto consente inoltre agli ingegneri di sostituire continuamente il LIDAR con diversi sensori, come una telecamera stereo, un’antenna di direzione, una telecamera RGB o un telemetro. Ha una forma organica complessa, che può essere difficile da ottenere con la lavorazione tradizionale.
L’alloggiamento dell’elettronica incorporata è progettato per essere inserito all’interno del rover o in altri robot presso l’ATC. L’alloggiamento è stato sviluppato per proteggere l’elettronica da tutto ciò che potrebbe potenzialmente cadere su di essi. Sebbene sia stato stampato in PLA, grazie alla sua forma esagonale, offre una solida resistenza. Il suo design si presta bene anche al flusso d’aria aperto necessario per raffreddare il sistema proteggendo comunque il dispositivo.
Oltre a stampare prototipi, Lockheed Martin utilizza la stampa 3D per le parti di produzione che andranno in varie piattaforme spaziali.
“Un grande vantaggio per testare e far volare parti stampate in 3D per applicazioni spaziali è che semplifica il design. Puoi creare forme più complesse. Riduce il numero di elementi di fissaggio necessari e il conteggio delle parti, il che rappresenta un enorme risparmio sui costi perché è una parte in meno che deve essere testata o assemblata”, ha osservato Christian. “Questo si apre anche per il futuro assemblaggio in situ nello spazio. Hai progettato, stampato e testato la parte sulla Terra. Ora sai che, in futuro, potrai stampare in 3D quella stessa parte nello spazio perché hai dimostrato che il materiale e la parte funzionano lì”.
La produzione nello spazio è costosa ma interessante per applicazioni e missioni future. Ora, i materiali sfusi possono essere trasportati nello spazio per essere utilizzati per stampare in 3D più parti e strutture, invece di far volare ogni parte singolarmente. Combinando ciò con un inventario digitale di file di parti, la stampa 3D nello spazio riduce i costi eliminando la necessità di archiviazione e viaggi multipli, che rendono costoso il volo.
“Il concetto di inventario digitale aiuta a portare avanti la nostra trasformazione digitale: hai progetti digitali che puoi spedire, dove devi semplicemente stampare le parti e farle assemblare sul posto”, ha affermato Christian.
