20. ledna poslala Evropská kosmická agentura (ESA) na palubě rakety Falcon 9 společnosti SpaceX v rámci zásobovací mise Cygnus NG-20 na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) 3D tiskárnu, kterou vytvořila a navrhla společnost Airbus.
Zařízení velké jako automatická pračka váží 180 kilogramů a bude testováno na palubě modulu Columbus. Jeho instalaci bude mít na starost astronaut Andreas Mogense. ESA doufá, že 3D tiskárna pomůže při budoucích misích na Mars a Měsíc. Podrobnosti přináší web AeroTime Hub.
3D tiskárna kovových dílů na ISS
V současné době je na palubě Mezinárodní vesmírné stanice hned několik 3D tiskáren využívajících k tisku různé typy plastů na bázi polymerů, které astronauti často používají. Dosud však neměli k dispozici nástroj pro výrobu kovových předmětů. Na dodání kovových náhradních dílů ze Země tak museli často čekat i několik týdnů a 3D tiskárna by mohla zásadně změnit situaci.
Vedoucí inženýrka Airbusu pro vesmírné montáže Gwenaëlle Aridon uvedla: „3D tiskárna pro tisk kovových dílů přinese nové možnosti výroby na oběžné dráze, včetně možnosti vyrábět díly, které jsou odolnější než jejich plastové ekvivalenty. Astronauti budou moci vyrábět nástroje, jako jsou klíče nebo upevňovací rozhraní, která by mohla spojovat několik dílů dohromady. Flexibilita a rychlá dostupnost 3D tisku výrazně zlepší autonomii.“
Tisk kovových produktů ve vesmíru představuje řadu jedinečných výzev, takže v první fázi bude Airbus především shromažďovat údaje o tom, jak nový stroj funguje. Zásadní je například zachytávání výparů, které musí projít filtry a zachytit se uvnitř zařízení, aby neznečišťovaly vzduch na stanici.
Jedním z aspektů, které bylo nutné vyřešit, je zajištění ochrany vesmírné stanice před laserem a teplem, které 3D tiskárna vytváří. Přestože je umístěna v bezpečnostním boxu, bod tání kovových slitin kompatibilních s tímto procesem může být mnohem vyšší než 1 400 °C, zatímco u plastu je to přibližně 200 °C.
Specifické podmínky ve vesmíru
„Klíčové je také řízení gravitace – proto jsme zvolili technologii tisku na bázi drátů. Drát je nezávislý na gravitaci, na rozdíl od systému založeného na prášku, který musí vždy spadnout směrem dolů,“ řekl systémový inženýr Sébastien Girault, který měl na starosti vývoj tiskárny. Stroj bude používat určitý druh nerezové oceli, která se často využívá pro lékařské implantáty, protože dobře odolává korozi.
Než začne tiskárna pracovat, bude muset do prostoru vypustit kyslík a nahradit atmosféru uvnitř boxu dusíkem. Jinak by roztavený kov při kontaktu s kyslíkem oxidoval. Jednotlivé výtisky budou vážit méně než 250 gramů a zaberou tiskárně dva až čtyři týdny. Stroj bude v provozu maximálně čtyři hodiny denně, protože jeho ventilátory a motor jsou poměrně hlučné a na ISS existují předpisy o ochraně před hlukem.
Zatímco jedna 3D tiskárna odletěla na Mezinárodní vesmírnou stanici, na Zemi je její přesná replika, která bude zrcadlit některé práce provedené strojem ve vesmíru. Čtyři zkušební výtisky vytištěné 3D tiskárnou na ISS budou následně zaslány Airbusu k porovnání s díly vyrobenými pozemským strojem.
Pokud experiment dopadne dobře, otevře astronautům a vesmírným agenturám cestu k tisku potřebných nástrojů nebo dílů, aniž by bylo nutné zasílat je v rámci zásobovacích misí. 3D tisk kovových produktů by také mohl pomoci při stavbě měsíční základny z recyklovaných materiálů nebo přeměněného regolitu (měsíční půdy a horniny). Může se hodit i pro mise na Mars.