Ricercatori di Berkeley Inviano una Stampante 3D nello Spazio: SpaceCAL Testa i Limiti della Produzione Additiva
La Visione di una Produzione Spaziale Autonoma
Immaginate un equipaggio di astronauti diretti su Marte. A milioni di chilometri dalla Terra, scoprono che la loro astronave ha un componente rotto. Invece di affidarsi a una scorta limitata di pezzi di ricambio, potrebbero fabbricare qualsiasi parte necessaria su richiesta grazie alla stampa 3D.
Un gruppo di ricercatori di Berkeley, guidato dal dottorando Taylor Waddell, potrebbe aver fatto un grande passo verso questa possibilità. L’8 giugno, hanno inviato la loro tecnologia di stampa 3D nello spazio per la prima volta come parte della missione Virgin Galactic 07. La loro stampante a microgravità di nuova generazione, denominata SpaceCAL, ha trascorso 140 secondi nello spazio suborbitale a bordo del VSS Unity. Durante questo breve lasso di tempo, ha stampato e post-elaborato autonomamente quattro parti di prova da una plastica liquida chiamata PEGDA.
Validazione della Tecnologia in Microgravità
“SpaceCAL ha funzionato bene in condizioni di microgravità nei test precedenti a bordo di voli parabolici, ma aveva ancora qualcosa da dimostrare”, ha affermato Waddell. “Questa missione, finanziata dal programma Flight Opportunities della NASA e con il supporto di Berkeley Engineering e del Berkeley Space Center, ci ha permesso di convalidare la prontezza di questa tecnologia di stampa 3D per i viaggi spaziali”. Waddell ha aggiunto che sperano che un giorno questa tecnologia possa essere utilizzata per produrre una vasta gamma di articoli, dai componenti per veicoli spaziali a lenti a contatto e corone dentali per gli astronauti.
Evoluzione della Stampa 3D con CAL
La stampa 3D, o produzione additiva, ha fatto passi da gigante sin dagli anni ’80. Hayden Taylor, professore associato di ingegneria meccanica, ha guidato un team dell’UC Berkeley e del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) che ha inventato la tecnologia della litografia assiale computerizzata (CAL) nel 2017. Questa innovazione utilizza la luce per modellare oggetti solidi da un liquido viscoso, ampliando la gamma di geometrie stampabili e aumentando significativamente la velocità di stampa.
Applicazioni della Stampa 3D in Spazio
CAL si distingue per la sua velocità incredibile e l’efficienza, potenzialmente eliminando la necessità di trasportare migliaia di pezzi di ricambio nelle missioni spaziali di lunga durata. “È possibile ridurre questa massa, accelerare le missioni e ridurre i rischi portando con sé le tecnologie di produzione”, ha affermato Waddell. Inoltre, la capacità di CAL di stampare in microgravità permette di esplorare i limiti della stampa 3D nello spazio.
Dimostrazione dei Vantaggi di CAL
Durante una dimostrazione recente, SpaceCAL ha stampato una statuetta dello Space Shuttle in microgravità, evidenziando la capacità di creare parti che non sarebbero possibili sulla Terra. CAL ha dimostrato di poter stampare con successo oltre 60 materiali diversi, tra cui siliconi, compositi di vetro e biomateriali, offrendo una versatilità che potrebbe essere cruciale per la salute e il benessere dell’equipaggio durante le missioni.
Collaborazioni Future e Sviluppi
Waddell e il suo team sperano di collaborare con la NASA per sviluppare oggetti che possano supportare la salute dell’equipaggio, come corone dentali o strumenti chirurgici. LLNL ha già ricevuto una sovvenzione dalla NASA per testare la biostampa sulla Stazione Spaziale Internazionale, con l’obiettivo a lungo termine di stampare organi umani nello spazio.
Un Lavoro di Squadra
La missione dell’8 giugno è stata il culmine di anni di ricerca e collaborazione nel laboratorio di produzione su scala nanometrica di Hayden Taylor. Il progetto ha coinvolto numerosi studenti e ricercatori, inclusi Dillon Balk, Skyler Chan, Sean Chu, Brian Chung, Ameera Elgonemy, Jacob Gottesman, Anthony Moody, Jake Nickel, Dylan Potter, Austin Portinause, Anusri Sreenath e Audrey Young.
Supporto e Leadership
Waddell ha elogiato il suo consulente Taylor per il supporto e l’opportunità di guidare le ricerche, oltre a ringraziare il team di Virgin Galactic per l’aiuto cruciale durante la fase di preparazione al lancio. “Il team di Virgin Galactic ci ha assistito in ogni fase, assicurandosi che avessimo successo”, ha affermato Waddell.
Questi esperimenti mirano a spingere i confini della tecnologia per il miglioramento di tutti, sia nello spazio che sulla Terra. Il Berkeley Space Center continuerà a sostenere l’innovazione, portando tecnologie come CAL dal laboratorio al pubblico.
Piuma di volo spaziale, come visto a bordo della VSS Unity l’8 giugno 2024. Il volo Virgin Galactic 07 trasportava la stampante 3D SpaceCal di Berkeley e altri quattro carichi utili di ricerca. (Immagine per gentile concessione di Virgin Galactic)