Impressão 3D no espaço: as mesas lineares da igus produzem peças sobressalentes em gravidade zero
Quando as barras para painéis solares ou antenas de satélite são transportadas para o espaço num veículo de lançamento, são expostas a cargas elevadas. Para simplificar o processo de transporte e acelerar a produção de componentes, a equipa de estudantes da AIMIS-FYT está a trabalhar num processo de impressão 3D. No futuro, deverá ser possível produzir peças estruturais no espaço. Para realizar testes experimentais em gravidade zero, a equipa construiu uma impressora 3D. Para a tecnologia de acionamento suportada pela igus, utilizaram mesas lineares drylin SAW isentas de manutenção e de baixo peso.
O processo atual de transporte de equipamentos para o espaço é bastante ineficiente e caro. Isto porque as partes estruturais são principalmente concebidas para suportar as cargas elevadas durante a fase de lançamento de uma nave espacial. Contudo, estas estruturas são sobredimensionadas para o período operacional subsequente. Devido aos custos elevados e espaço limitado num veículo de lançamento, são necessárias soluções alternativas. A equipa de estudantes AIMIS-FYT com sede em Munique quer solucionar o problema e está a trabalhar num processo de impressão 3D para produção económica de componentes no espaço, como parte de seu projeto de curso de engenharia aeroespacial.
Para tal, os alunos contam com resina fotorreativa e luz ultravioleta, que endurece a resina. Uma impressora 3D teve que ser projetada e construída para testes experimentais do processo em ambiente de gravidade zero. Na sua procura pela tecnologia de acionamento correta, os engenheiros recorreram à igus, especialista em motion plastics, e encontraram o que procuravam nas mesas lineares drylin SAW. As mesas lineares são utilizadas nos dois eixos z e no eixo x da impressora e formam assim a unidade central de acionamento. As mesas lineares são particularmente impressionantes devido ao seu baixo peso, uma vez que são em alumínio e elementos deslizantes isentos de manutenção em polímeros de elevada performance. Para reduzir a folga das guias lineares em polímero isentas de lubrificação e resistentes à sujidade, os engenheiros recorreram a casquilhos ajustáveis. Para possibilitar a rotação da cabeça de impressão, foi instalado na impressora um eixo rotativo robolink D compacto com engrenagens sem-fim.
Série de testes bem sucedidos sob condições reais
Para testar a impressora e o processo, a equipa candidatou-se ao programa FlyYourThesis! da Agência Espacial Europeia (ESA) e foi aceite. Os voos parabólicos ocorreram em novembro e dezembro de 2020. Quando o avião atinge o pico da subida e inicia a descida, ocorre um fenómeno de microgravidade, que é muito semelhante à sensação de ausência de peso no espaço. Condições ideais para um testar a impressora. "As mesas lineares funcionaram sempre sem problemas em todas as experiências, pelo que conseguimos imprimir um pequeno perfil e também pequenas estruturas de suporte em cada parábola", afirma Torben Schäfer da equipa AIMIS-FYT.