Stampa 3D nello spazio, dalle guide lineari igus pezzi di ricambio in assenza di gravità

Un team studentesco ha sviluppato – con i sistemi lineari SAW drylin di igus – una stampante 3D per la produzione economica di elementi strutturali per lo spazio.

Quando i supporti dei pannelli solari o le antenne satellitari vengono trasportati nello spazio a bordo di un razzo, vengono esposti a sollecitazioni elevate. Per semplificare questo tipo di trasporto e accelerare la produzione di questo tipo di elementi strutturali, gli studenti dell’istituto bavarese Aimis-FYT stanno elaborando un processo di stampa 3D. In futuro le parti strutturali potranno essere prodotte direttamente nello spazio. Gli studenti hanno già costruito una stampante 3D per i test sperimentali in assenza di gravità. Per la tecnologia lineare – con l’aiuto degli esperti igus – hanno optato per gli assi lineari SAW, leggeri ed esenti da manutenzione.

Il processo con il quale, attualmente, si trasportano certe apparecchiature nello spazio è molto costoso e spesso poco efficiente. Infatti, le parti strutturali sono pensate in primo luogo per resistere alle sollecitazioni estreme che si creano nella fase di lancio di un vettore spaziale. E risultano sovradimensionate per quanto riguarda la successiva durata d’esercizio attesa. Se si considerano inoltre i costi elevati dell’operazione e lo spazio limitato a bordo del razzo, servono soluzioni alternative. Gli aspiranti ingegneri dell’Aimis-FYT a Monaco di Baviera si sono fatti carico del problema elaborando – nell’ambito del loro corso di tecnica aerospaziale – un processo di stampa 3D per produrre direttamente nello spazio. Questo processo prevede l’utilizzo di resina fotoreattiva con luce UV, che la indurisce. Per i test sperimentali in assenza di gravità è stato necessario progettare e costruire una stampante 3D. Alla ricerca della tecnologia lineare più adeguata, gli ingegneri si sono rivolti allo specialista di motion plastics igus e hanno optato per gli assi lineari SAW drylin. I moduli lineari vengono impiegati nei due assi Z e nell’asse X della stampante, costituendone l’unità di azionamento centrale. Gli assi lineari in alluminio convincono soprattutto per il loro peso ridotto e perché gli elementi di scorrimento in plastica ad alte prestazioni rendono il sistema esente da manutenzione. Al fine di ridurre il gioco delle guide lineari, i futuri ingegneri hanno scelto i cuscinetti in polimero autolubrificante regolabili. E per poter ruotare il filamento di stampa, nella stampante è stato integrato un asse di rotazione compatto robolink D con ingranaggio senza fine.

Per testare la stampante e il processo, il team si è candidato per il programma FlyYourThesis! dell’ESA (l’agenzia spaziale europea) ed è stato accettato. A fine 2020 hanno avuto luogo i voli parabolici. Quando un velivolo raggiunge il punto massimo in salita e si inclina iniziando la planata, viene a trovarsi in condizioni di microgravità, simili all’assenza di gravità nello spazio. Una situazione ideale per il test della stampante in condizioni reali. «In tutti gli esperimenti gli assi lineari hanno funzionato senza problemi, così durante ogni parabola siamo stati in grado di stampare una piccola asta e piccole strutture a graticcio», ha spiegato soddisfatto Torben Schäfer del team Aimis-FYT.