Печать запчастей в невесомости

Металлический 3D-принтер будет на борту, когда следующий экипаж отправится на Международную космическую станцию ​​(МКС). В долгосрочной перспективе принтер будет использоваться для изготовления запасных частей в космосе, но он также предоставит важные новые знания, которые могут привести к лучшему использованию ресурсов на Земле.

С космической станции, находящейся на высоте сотен километров над поверхностью Земли, — как отмечает профессор DTU и эксперт по космическим приборам и технологиям Джон Лейф Йоргенсен — долгий путь до мастерской, если вам вдруг понадобится запчасть, которой у вас нет на складе. . Металлический 3D-принтер может оказаться решением именно этой проблемы.

Именно поэтому участники миссии «Хугинн» во главе с датским астронавтом Андреасом Могенсеном будут тестировать на МКС совершенно новый принтер. Принтер был разработан для этой цели европейским производителем самолетов Airbus для Европейского космического агентства ESA. «Такой принтер может печатать именно те биты, которые вам нужны», — говорит Джон Лейф Йоргенсен.

Принтер оснащен соплом, из которого выходит проволока из нержавеющей стали. Лазерный луч плавит проволоку во время движения принтера, создавая выбранный узор и строя объект, для которого был настроен принтер.

«Технически это всего лишь небольшая сварочная проволока, которую нужно приплавить с помощью лазерного луча. Но она позволит производить сложные объекты вдали от обычного производственного цеха», — говорит профессор.

Визит на МКС даст Airbus важную информацию о том, какие изменения могут потребоваться, чтобы принтер был готов к производству запасных частей в космосе в более крупных масштабах.

В рамках проекта астронавты распечатают копии тщательно спроектированной конструкции высотой 5 см. Исследователи из DTU создали аналогичные модели на Земле. Когда команда Хьюгинна вернется, исследователи проведут точные измерения двух напечатанных моделей, чтобы определить, какие различия между ними могут существовать.

«На все, что создано на Земле, влияет гравитация. Это означает, что физические эффекты могут различаться вдоль и поперек силы тяжести. Одним из таких эффектов является то, что объекты часто нагреваются и охлаждаются по-разному при обработке, создавая внутреннее напряжение, что, в свою очередь, может привести к деформации материалов. Отсутствие гравитации на МКС сведет к минимуму такое напряжение, заложенное в напечатанных цифрах», — объясняет Джон Лейф Йоргенсен.

Картирование различий между объектами, напечатанными на Земле и в космосе, поможет ученым найти более точные ответы на фундаментальные вопросы о том, как металлы ведут себя в различных термических и механических условиях.

Такое более глубокое понимание физики материалов можно, например, использовать для уменьшения запаса прочности, который используют производители металлических предметов здесь, на Земле, и, таким образом, снизить потребление ресурсов, объясняет Джон Лейф Йоргенсен: «Например, детали, например, для самолетов изготавливаются значительно прочнее, чем необходимо, поскольку мы не знаем точно, как ведут себя материалы. Это, очевидно, также относится к автомобилям, велосипедам и т. д. В перспективе вы сможете повысить эффективность использования многих компонентов и материалов, которые мы использовать в современном обществе, если вы сможете ответственно снизить запас прочности и приблизиться к пределу».

Два других проекта DTU будут задействованы в миссии Huginn, запуск которой запланирован на август.

Один из проектов будет тестировать виртуальную реальность (VR) как инструмент для стимулирования психического благополучия во время космического полета. Консорциум, возглавляемый DTU, разработает систему виртуальной реальности, которая сможет транспортировать астронавтов в мирные места, например, к струящемуся ручью в лесу, и тем самым улучшить психическое благополучие астронавтов во время длительных миссий.

Это сложная задача — разработать оборудование, которое будет работать в космосе. Доступные системы виртуальной реальности используют гравитацию, чтобы гарантировать, что Вселенная, представленная пользователю, ориентирована правильно и отображается без «мерцания» изображений, когда, например, астронавты поворачивают головы.

Следовательно, потребуется много работы, чтобы разработать систему, которая будет функционировать так же хорошо в невесомости, избегая, таким образом, тошноты у астронавтов. Однако, если он будет работать так, как задумано, он откроет двери для более широкого применения виртуальной реальности в космосе для практики, обучения и развлечений.