Studenci wykorzystują moduły liniowe drylin do skonstruowania drukarki 3D dla ekonomicznej produkcji elementów konstrukcyjnych w przestrzeni kosmicznej.
Wysięgniki paneli słonecznych lub anten satelitarnych są narażone na wysokie obciążenia podczas transportu w rakiecie nośnej. Aby uprościć skomplikowany transport i przyspieszyć produkcję elementów, zespół studentów AIMIS-FYT pracuje nad procesem druku 3D, dzięki któremu w przyszłości powinno być możliwe produkowanie elementów konstrukcyjnych w przestrzeni kosmicznej. Aby przeprowadzić eksperymentalne testy w warunkach zerowej grawitacji, studenci zbudowali drukarkę 3D, w której zastosowano bezobsługowe i lekkie napędy liniowe drylin SAW od igus.
Obecnie proces transportu sprzętu w przestrzeń kosmiczną jest dość nieefektywny i kosztowny. Wynika to z faktu, że części konstrukcyjne są przede wszystkim zaprojektowane tak, aby wytrzymać wysokie obciążenia podczas fazy startu statku kosmicznego. Konstrukcje te są jednak przewymiarowane na kolejny okres eksploatacji. Ze względu na wysokie koszty i ograniczoną ilość miejsca w rakiecie nośnej, konieczne są alternatywne rozwiązania. Monachijski zespół studentów AIMIS-FYT podjął się analizy tego problemu i w ramach studiów inżynierii lotniczej i kosmicznej, pracuje nad procesem druku 3D dla efektywnej kosztowo produkcji w przestrzeni kosmicznej. W tym celu studenci wykorzystują żywicę fotoreaktywną i światło UV, które utwardza żywicę. Konieczne było zaprojektowanie i zbudowanie drukarki 3D do eksperymentalnych testów procesu w warunkach zerowej grawitacji. W poszukiwaniu odpowiedniej technologii napędowej, inżynierowie zwrócili się do firmy igus i w napędach liniowych drylin SAW znaleźli to, czego od początku szukali. Moduły liniowe stosowane są w dwóch osiach drukarki i tworzą tym samym centralną jednostkę napędową. Napędy te robią tym większe wrażenie, że profile są wykonane z aluminium zaś elementy łożyskowe to bezobsługowe elementy ślizgowe z wysokowydajnego polimeru, dzięki temu całość konstrukcji charakteryzuje bardzo niewielka masa. Dodatkowo, aby zminimalizować luzy, studenci zdecydowali się wykorzystać dokładniejsze wózki z manualną regulacją docisku wkładki do szyny. Ponadto, aby zapewnić możliwość obracania ekstrudera filamentu, w drukarce zainstalowano lekką oś obrotową robolink D, wykorzystującą mechanizm przekładni ślimakowej.
Udana seria testów w warunkach rzeczywistych
Aby przetestować drukarkę oraz cały proces, zespół zgłosił się do programu FlyYourThesis! Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Loty paraboliczne odbyły się w listopadzie i grudniu 2020 roku. Kiedy samolot osiąga szczyt wznoszenia i przechyla się w kierunku opadania, występuje zjawisko zwane mikrograwitacją. W efekcie uzyskuje się efekt bardzo zbliżony do stanu nieważkości w przestrzeni kosmicznej. Idealne warunki do przeprowadzenia prawdziwego testu drukarki. "Napędy liniowe zawsze działały bez problemów we wszystkich eksperymentach, dzięki czemu byliśmy w stanie wydrukować mały pręt, a także niewielkie struktury szkieletowe", komentuje Torben Schäfer z zespołu AIMIS-FYT.
Promowanie innowacyjnych projektów studenckich
Projekty takie jak AIMIS-FYT są wspierane przez igus w ramach programu „Wsparcia Młodych Inżynierów” (Young Engineering Support). Zgodnie z zasadami programu YES, igus wspiera uczniów, studentów i wykładowców bezpłatnymi próbkami oraz konsultacjami technicznymi. Aby uzyskać więcej informacji o wsparciu uniwersyteckim igus, odwiedź stronę www.igus.pl/yes.
