3D tisk z termoplastů usnadní kosmický výzkum, prokázal projekt HighPEEK
— vydáno 12. února 2021
Úspory hmotnosti se hledají všude. O to spíše se vyplatí v kosmických programech, když si představíme, že vynesení každého kilogramu na oběžnou dráhu stojí 30 000 dolarů. Radikální úspory našel projekt HighPEEK v nahrazení kovových dílů plastovými. Optimální cestou se ukázala výroba dílů z odolných termoplastů na 3D tiskárnách.
Pro přípravu výtisků z nejnáročnějších termoplastů, včetně vícemateriálových dílů, je nezbytné mít po ruce špičkovou 3D tiskovou technologii. Pro projekt HighPEEK, zahájený v září 2019 a finančně podporovaný Evropskou kosmickou agenturou (ESA), se jako ideální ukázala být 3D tiskárna MiniFactory Ultra.
Vynesení každého kilogramu na oběžnou dráhu stojí až 30 tisíc dolarů. I ty nejmenší úspory na hmotnosti satelitů a kosmických lodí se tak počítají. Projekt finských výzkumníků se pokouší dosáhnout rovnou 50% snížení hmotnosti vybraných dílů při urychlení jejich výroby. Protože jde o nahrazení původně kovových součástí, podmínky dokážou splnit jen ty nejlepší termoplasty s unikátními vlastnostmi. Aditivní výroba se zde ukazuje jako optimální – i z pohledu výsledné ceny.
Původně hliníkový držák a o 59 % lehčí výtisk z materiálu PEEK CF (s výplní z karbonových vláken). Na satelitu bude přichycovat univerzální voštinové panely. Výtisk s gyroidní výplní je navržen jako částečně otevřený díl, což spolu s odolným materiálem vede k dramatickému odlehčení, aniž by jakkoli utrpěla nosnost
Odolnost vytištěných dílů musí odpovídat extrémním podmínkám, kterým budou vystaveny. Nejen na oběžné dráze, ale také od přetížení (až 6 G) a vibrací při startu nosné rakety. Výtisky tak procházejí neúprosným testováním – na nejrůznější typy zátěže, ale také vůči elektromagnetickému záření (UV A, B i C).
Jako příklad dílů, kterým se výzkum věnuje, mohou posloužit pouzdra na elektroniku nebo nosné konstrukce a držáky (viz obrázky). Aby výtisky splnily všechna očekávání, musejí být vytištěny z těch nejodolnějších materiálů, v kontrolovaném a neustále monitorovaném 3D tiskovém prostředí.
Sestava skříně výkonového relé satelitu Sentinel 1 pro mapování zemského povrchu patří do skupiny pouzder pro elektroniku. Vytištěna byla z ESD materiálu PEKK. I tady byl originál hliníkový. 3D tisk umožnil odlehčení návrhu mj. i díky lehké mřížce použité na části přepracovaného návrhu
Další ukázkou jsou pouzdra na experimentální čidla IRES-C (InfraRed Earth Sensor, Coarse), opět z karbonem plněného materiálu PEEK vytištěného na 3D tiskárně MiniFactory Ultra. Čidla pomáhají s nastavením polohy satelitů na oběžné dráze
I přes předponu mini ve svém názvu nepatří tiskárna MiniFactory Ultra k těm, které se vejdou na váš psací stůl
Další článek: Video: Naučte se poznat podle třísek, zda správně obrábíte
