Wpadła mi w ręce ciekawa prezentacja o różnych technikach trójwymiarowego drukowania i ich możliwości wykorzystania w kosmosie i pomyślałem sobie że czytelnicy też pewnie chcieli by się doinformować w tej dziedzinie. Prezentację przygotował CEO firmy Viridis3D – James F. Bredt.
Zacznijmy od tego jakie są cele NASA i USAF. O ile NASA ma wielkie cele – testowanie druku w trzech środowiskach – ISS, przestrzeń kosmiczna oraz planety; stworzenie standardów drukowania oraz wytrzymałości materiałów itp., o tyle USAF ma tylko jeden cel – zmniejszenie kosztów!
Każde ze środowisk w jakich kosmiczne drukarki mają działać ma swoją specyfikę – np. na ISS jest atmosfera, ale drukarka musi być mała i mieć niewielki pobór mocy i nie może produkować toksycznych gazów.
Drukowanie w przestrzeni kosmicznej musi działać przy braku atmosfery i grawitacji oraz przy dużych skokach temperatur. No i musi być w pełni zautomatyzowane i nie może produkować dużych ilości odpadków.
Autor wylicza następujące techniki trójwymiarowego drukowania, które są obecnie stosowane – nie próbowałem spolszczyć nazw żeby nie wyszły jakieś dziwolągi językowe 🙂
Fused Deposition Modeling
To chyba technika najbardziej znana wszystkim, jako że tanie drukarki dostępne dla amatorów działają w ten sposób. To także technika jakiej używa drukarka na ISS. Materiał podawany jest w postaci drutu, podgrzewany do temperatury topnienia i układany w wymagany kształt. Z uwagi na czas stygnięcia oraz działające siły do drukowania wymagany jest „materiał podtrzymujący” którym wypełnia się wszelkie dziury i który trzeba potem usunąć. Obecnie można tą metodą drukować tylko za pomocą tworzyw sztucznych; prowadzone są prace nad użyciem metali. Technika ta działa w zerowej grawitacji, niektóre materiały mogą być użyte w próżni, pozwala na drukowanie elementów z plastiku o wytrzymałości porównywalnej z tradycyjnymi technikami.
Stereolitography
Materiał to ciekły fotopolimer w zbiorniku. Promień lasera porusza się po powierzchni fotopolimeru powodując jego polimeryzację. Technika ta wymaga grawitacji i atmosfery. Chemikalia stosowane do niej są toksyczne.
Laser Sintering / Melting
To technika za której pomocą się obecnie produkuje części do rakiet. Materiałem jest sproszkowany metal, który za pomocą lasera jest lokalnie topiony. Po wydrukowaniu jednej warstwy, nakłada się nową warstwę proszku. Wymaga grawitacji, jednak lubi próżnię.
Laser Cladding
Technologia łącząca zalety Fused Deposition Modelling i Laser Sintering/Melting – proszek metalowy jest podawany bezpośrednio w miejsce w którym laser go roztapia. Technologia ta pozwala na drukowanie dużych obiektów (dostępne obecnie drukarki potrafią wydrukować metalowe kształty o rozmiarze do 3 metrów), działa w nieważkości i próżni.
Ballistic Particle Manufacturing
Jak nazwa wskazuje, technologia ta polega na strzelaniu kawałkami płynnego materiału. Działa w próżni i zerowej grawitacji, można budować za jej pomocą bardzo skomplikowane kształty, jej wadą jest powolność (choć można użyć wielu dysz).
Inkjet on powder
Technika bardzo podobna do Laser Sintering / Melting, tyle że zamiast topić materiał laserem, skleja się go klejem wystrzeliwanym przez drukarkę. Wymaga grawitacji. Może produkować toksyczne gazy. Można za pomocą tej technologii drukować z powszechnie dostępnych materiałów – np. piasku co pozwoliło by np. na drukowanie domów na Marsie.
Laminated Object Manufacturing
To dość śmieszna technika – każdą z warstw obiektu wycina się z papieru samoprzylepnego a następnie przykleja do poprzedniej warstwy. Technika ta ma wielką zaletę – możliwość produkcji wielokolorowych obiektów. Nie wymaga grawitacji i atmosfery.
Digital Light Processing
Technika ta polega na użyciu fotopolimeru podobnie jak w stereolitografii, jednak zamiast używania lasera, używa się projektora. Tytułowe zdjęcie pokazuje popiersie kobiety wydrukowane za pomocą tej technologii. Technologia teoretycznie pozwala na drukowanie w zerowej grawitacji.
