Eerste 3D-metaalprinten op het ruimtestation
Een kleine s-curve afgezet in vloeibaar roestvrij staal staat gelijk aan een gigantische sprong voorwaarts voor productie in de ruimte: dit is de allereerste 3D-metaalprint aan boord van het internationale ruimtestation, dat afgelopen donderdag plaatsvond, aan boord van ESA's Columbus-laboratoriummodule.
“Deze S-curve is een testlijn die de ingebruikname van onze 3D-metaalprinter succesvol afsluit”, legt ESA’s technical officer Rob Postema uit.
"Het succes van deze eerste druk, samen met andere referentielijnen, geeft ons de mogelijkheid om in de nabije toekomst volledige onderdelen te printen. We hebben dit punt bereikt dankzij de harde inspanningen van het industriële team onder leiding van Airbus Defence and Space SAS, het CADMOS User Support Centre in Frankrijk, van waaruit printactiviteiten vanaf de grond worden overzien, evenals ons eigen ESA-team."
Sébastien Girault, onderdeel van het team van consortiumleider Airbus voegt toe: “We zijn erg blij dat we de allereerste 3D-metaalprinten aan boord van het ISS hebben uitgevoerd - de kwaliteit is zo goed als we konden dromen!”
De 3D-metaalprint technologiedemonstrator is ontwikkeld door een industrieel team onder leiding van Airbus - ook medefinancier van het project - onder contract bij ESA’s Directoraat voor Menselijke en robotische verkenning.
De printer bereikte het ISS in januari. ESA-astronaut Andreas Mogensen installeerde vervolgens de lading van ongeveer 180 kg in het European Draw Rack Mark II, onderdeel van ESA's Columbus-module.
Het ontwerp van de 3D-metaalprinter is gebaseerd op roestvrij staaldraad dat wordt ingevoerd in het printgebied, dat wordt verwarmd door een krachtige laser, ongeveer een miljoen keer krachtiger dan een standaard laser pointer. Terwijl de draad in het smeltbad duikt, smelt het einde van de draad zodat er metaal aan de afdruk wordt toegevoegd.
Het printproces wordt volledig vanaf de grond begeleid. Het enige wat de crew aan boord hoeft te doen is een stikstof- en ontluchtingsklep openen voordat het printen begint. Om veiligheidsredenen werkt de printer in een volledig afgesloten doos, waardoor overtollige hitte of dampen niet ontsnappen.
Er zijn vier vormen gekozen voor de volgende 3D-printen op volledige schaal, die later naar de aarde worden teruggestuurd om te worden vergeleken met referentiefoto's die bij normale zwaartekracht op de grond zijn gemaakt.
ESA-materiaalingenieur Advenit Makaya van het Directoraat Technologie, techniek en kwaliteit van ESA heeft het project geadviseerd: "Twee van deze geprinte onderdelen zullen worden geanalyseerd in het Materials and Electrical Components Laboratory van ESTEC in Nederland, om ons te helpen begrijpen of langdurige microzwaartekracht effect heeft op het printen van metalen materialen. De andere twee gaan naar het Europese Astronautencentrum en de Technische Universiteit van Denemarken, DTU."
Een van ESA's doelen voor toekomstige ontwikkeling is om een circulaire ruimte- economie te creëren en materialen in een baan om de aarde te recyclen om een beter gebruik van hulpbronnen mogelijk te maken, zoals het hergebruiken van onderdelen van oude satellieten in nieuwe hulpmiddelen of structuren. Een operationele versie van deze 3D-metaalprinter zou betekenen dat bepaalde hulpmiddelen niet meer met een raket moeten worden verstuurd naar het internationale ruimtestation en de astronauten in staat stellen om de benodigde onderdelen in een baan om de aarde af te drukken.