ESA stuurt eerste 3D metaalprinter naar de ruimte
ISS ruimtestation krijgt de beschikking over een 3D metaalprinter
Trien jaar nadat aan boord van het ruimtestation ISS de eerste 3D printer voor kunststoffen werd getest, wordt binnenkort de eerste 3D metaalprinter in het internationaal ruimtestation geïnstalleerd. De testen die ermee gedaan gaan worden, kunnen een game changer zijn voor toekomstige missies naar de maan en Mars. Vijf vragen over deze nieuwe mijlpaal in de AM-geschiedenis.
Het Europees Ruimtevaart Agentchap ESA heeft bekend gemaakt dat de 3D metaalprinter eerdaags in gebruik genomen wordt in het ISS. De metaalprinter is ontwikkeld door een consortium van Airbus Defence and Space, AddUp, Cranfield University en Highftech Engineering. Het programma wordt gesubsidieerd door ESA.
Inzicht in eigenschappen 3D geprinte onderdelen belangrijk voor toekomstige missies naar maan en Mars
Waarom is 3D printen belangrijk aan boord van ISS?
De internationale astronauten verblijven er vele maanden aan een stuk. En tussentijd gaat er wel eens een onderdeel stuk. Tot nog toe hebben ze dan de beschikking over kunststof 3D printers om eventueel vervangende onderdelen te printen, mochten die niet aanwezig zijn. De aanvoer van onderdelen vanaf de aarde kan immers maanden op zich laten wachten. Deze logistieke beperking zal de komende decennia nog groter worden op toekomstige maan- en Marsstations. Ook al moet de grondstof nog steeds gelanceerd worden, het printen van het onderdeel is nog steeds efficiënter dan het in zijn geheel naar de eindbestemming te transporteren.
Wat kan de 3D metaalprinter toevoegen aan de bestaande AM-faciliteiten aan boord?
Volgens Gwenaëlle Aridon, Airbus Space Assembly lead engineer, is dat onder andere het printen van mechanisch belaste onderdelen die sterker zullen zijn dan een polymeren versie. “Astronauten zullen in staat zijn om direct gereedschap te maken zoals sleutels of montage-interfaces die verschillende onderdelen met elkaar kunnen verbinden. De flexibiliteit en snelle beschikbaarheid van 3D printen zal de autonomie van astronauten enorm verbeteren”, aldus de lead engineer bij Airbus.
Om wat voor type metaalprinter gaat het?
Een van de consortiumpartners is AddUp, het Franse AM-concern dat DED-technologie ontwikkelt. De metaalprinter die binnenkort aan boord geïnstalleerd wordt, print met RVS draad. De onderdelen zullen maximaal 9 bij 5 cm groot zijn. De hele machine meet slechts 80 x 70 x 40 cm. En het 3D printen van een onderdeel zal in de ruimte 40 uur in beslag nemen.
Kun je wel in een gewichtsloze omgeving 3D printen?
Wat zijn de grootste uitdagingen van 3D printen in de ruimte?
Sébastien Girault, systeemingenieur metaal-3D printers bij Airbus, legt uit. “De eerste uitdaging bij dit technologisch demonstratiemodel was de grootte. Op aarde worden de huidige metalen 3D-printers geïnstalleerd in een laboratorium van minimaal tien vierkante meter. Om het prototype voor het ISS te maken, moesten we de printer verkleinen tot het formaat van een wasmachine”. Veiligheid is de tweede uitdaging geweest. Het materiaal wordt gesmolten door een laserstraal. Om het ruimtestation te beschermen tegen de warmte is de printer verpakt in een metalen box die als een kluis werkt. De derde uitdaging is de zwaartekracht. Of eigenlijk het ontbreken hiervan. Daarom is voor metaaldraad als feedstock gekozen en niet voor poeder. En de vierde uitdaging is het afvangen van de dampen die vrijkomen. Hiervoor gebruikt men filters, zodat de dampen niet in het ruimtestation zelf komen.
Wat gaat men precies testen met deze metaalprinters?
Om er achter te komen of het 3D printen in een gewichtsloze toestand geen effect heeft op de eigenschappen van de onderdelen, komen de geprinte onderdelen met een volgende ISS missie terug op aarde. Hier staat een kopie van de ISS printer waarop identieke delen worden geprint. Zo kunnen de onderzoekers een goede vergelijking maken. Naast buig- en treksterktetesten zal er ook een analyse van de microstructuur worden gemaakt. Deze data zijn van belang voor de toekomstige stations op de maan en op Mars. Als men daar goede onderdelen kan printen, vereenvoudigt dit de logistieke operatie vanaf de aarde enorm.
