2014.07.01. - Nyomtathatunk-e űrhajót a közeljövőben?

Az űrszemét elleni harc jegyében az ESA a Clean Space kezdeményezés keretében azt is teszteli, hogy a közeljövőben a 3D-s nyomtatással készült alkatrészek miként használhatók fel az űripari alkalmazásokban.

A 3D-s nyomtatás az űripari alkalmazásokat tekintve is nagyon ígéretes technológia, szinte minden szükséges alkatrész prototípusa készül már ezen a módon. Kérdés azonban, hogy az eredmény valóban megfelel-e a világűr által támasztott rendkívül szigorú minőségi követelményeknek. Az Európai Űrügynökség (ESA) a Clean Space (Tiszta űr) kezdeményezés keretében most annak a tesztelését tervezi, hogy az így készült alkatrészek teljesítik-e az elvárásokat. A 3D-s nyomtatás során az alkatrészeket nem egyetlen darabból esztergálják/marják/csiszolják, mint a hagyományos eljárásokban, hanem rétegenként "rakják össze" azokat. Az ESA az űrtechnológia környezetre gyakorolt negatív hatásának csökkentése érdekében folyamatosan végez különböző kísérleteket, és úgy tűnik, hogy a 3D-s nyomtatás itt is jó eredményekkel kecsegtet, hiszen segítségével a legbonyolultabb alkatrészek tömege is a lehető legkisebbre redukálható.

Van azonban egy kis probléma. A 3D-s nyomtatás jelenleg durvább felületeket eredményez, mint a klasszikus gyártási eljárások. Míg ez a földi alkalmazások során általában nem jelent komolyabb problémát, a világűrben akár végzetes következményei is lehetnek. A Nobel-díjas Linus Pauling mondta egyszer: Lehet, hogy a szilárd testeket a Jóisten teremtette, de azok felülete biztosan az ördög munkája volt. Az űrben használt anyagok felületének olyan simának kell lenni, amennyire csak lehet, lehetőleg pórusok és csak lazán kötött szemcsék nélkül, amik esetleg repedéseket okozhatnának. A felületeknek ráadásul tisztának is kell lenniük, mégpedig a legszigorúbb sebészeti standardoknak megfelelően. A múltban műholdak finom elektronikai és optikai alkatrészei is szenvedtek végzetes sérüléseket a szennyeződések vagy a kigázosodás miatt.

Egy 3D-s nyomtatással készült alkatrész felületének pásztázó elektronmikroszkópos felvétele. Az előállítási eljárásnak köszönhetően a felületen lazán kötött szemcsék találhatók, melyek a világűrben gondot okozhatnak. A legnagyobb szemcsék mérete 100 mikrométer (0,1 mm) körüli, azaz az emberi hajszál átmérőjének felel meg.
[ESA]

Az ESA új projektjében a műholdak és egyéb űreszközök építése során jellemzően használt anyagokkal, az alumíniummal, a titánnal és a rozsdamentes acéllal végeznek majd 3D-s nyomtatási kísérleteket annak megállapítására, hogy az így készült alkatrészek felületei kellően simák és hibamentesek lesznek-e. A munka során különböző eljárásokat alkalmaznak majd, köztük a lézer- és elektronsugárral történő olvasztást, illetve a homokfúvásos, maratásos, nikkelbevonásos és festéses felületkezelési technológiákat. A kezelt részek mechanikai tulajdonságait a korrózióval szembeni ellenállás szempontjából is vizsgálják és törésteszteket is végrehajtanak. Azért, hogy a vizsgálatok a mintákat ne sértsék, csak roncsolásmentes eljárásokat alkalmaznak, mint például az ultrahangos vagy röntgensugárzásos módszer, de az ESA dél-amerikai egyenlítői kilövőhelyén a magas páratartalommal szembeni ellenállásukat is tervezik tesztelni, illetve a világűrbe juttatva őket a szélsőségesen hideg körülmények között is vizsgálni fogják a viselkedésüket. Az ESA a projekthez közreműködő cégeket is keres.

A bal oldalon egy hagyományos eljárással gyártott zárószelep, a jobb oldalon pedig ennek 3D-s nyomtatással előállított változata, mindkettő repült az ESA Nemzetközi Űrállomáshoz kapcsolt Columbus modulján. Az eredeti rozsdamentes acélból hegesztéssel készült vékony falú darab, míg a "nyomtatott" változat anyaga titán, ami 40%-os tömegcsökkenést eredményezett.
[ESA]

Forrás:

• ScienceDaily 2014.06.25.