Как 3D печать выполняется в космосе?

В этой статье говорится, что 3D-печать была осуществлена ​​в космосе, на Международной космической станции.

Мне любопытно, как это работает иначе, чем 3D-печать на Земле. Существуют ли какие-либо дополнительные меры, которые необходимо предпринять, чтобы обеспечить правильное выдавливание нити на кровать для печати или на других этапах?

Скорее всего, 3D-принтеры, используемые на МКС, не имеют принципиальных отличий, позволяющих печатать в невесомости.

Некоторые люди на 3Dprint.com подняли очень похожий вопрос и подумали , что при переворачивании их 3D-принтера вверх дном и сбоку:

на самом деле нет особой разницы. Интересно посмотреть, как ориентация мало влияет на качество.

Одна из ранних моделей 3D-принтеров - принтер Bukito - продемонстрировала, что их принтер был настолько портативным, что даже мог печатать на ходу и вверх ногами .

Другими словами, некоторые потребительские 3D-принтеры уже печатают вверх дном, и поэтому они, вероятно, будут печатать также в условиях невесомости!

(В любом случае, это короткая история. Взгляните на пост Райана, который дает отличное описание более сложных частей космической печати!)

Чтобы ответить на ваш вопрос, вы должны рассмотреть, как расплавленная нить прилипает к печатному слою и другим слоям, и влияет ли гравитация на то, как она прилипает. Ответ заключается в том, что гравитация не оказывает реального влияния на прилипание нити накала. Вместо этого пластик связывается с поверхностью печатного слоя, а затем последующие слои соединяются с предыдущим слоем. Также гравитация не влияет на то, как подается нить или как движутся ремни и шестерни. Определенные держатели рулонов накаливания могут не использоваться, если они не зажимают рулон, и принтер также должен быть зажат. Но, что удивительно, на самом деле нет ничего другого, что нужно сделать иначе, чтобы заставить принтер работать в космосе.

Первой большой проблемой, связанной с космосом, является качество воздуха. Нельзя просто открыть окно, чтобы проветрить запах расплавленной АБС от МКС!

Принтеры FFF выпускают пары и наночастицы. На космической станции один и тот же воздух рециркулируется снова и снова, а в системах очистки воздуха имеется определенный набор загрязняющих веществ, для которых они оптимизированы, а также проектная мощность для оборота воздуха и скорости удаления химикатов, которые не будут регулироваться только потому, что сегодня кто-то печатает трещотку. Защита качества воздуха в салоне является огромным конструктивным фактором для любого эксперимента, который идет в космос.

Эксперименты по печати «Сделано в космосе» на МКС до настоящего времени проводились в одной из вакуумных экспериментальных камер, поэтому любые нефильтрованные пары (или вспышки огня) можно было отводить непосредственно в космос, если это необходимо. В конечном счете, это не сработает - другие эксперименты могут нуждаться в вакуумной камере, или «производственные» принтеры могут быть слишком большими, чтобы соответствовать. Таким образом, принтер должен иметь собственную внутреннюю систему очистки воздуха.

Еще одно важное ограничение дизайна - выживаемость при запуске. Полезные нагрузки ракеты должны быть рассчитаны на экстремальные перемычки без 1) повреждения или 2) значительного внутреннего смещения массы, которое могло бы повлиять на центр тяжести полезной нагрузки.

Общий вес полезной нагрузки также очень важен: подъем массы на низкую околоземную орбиту ДОРОГО.

Удивительно, но сама среда микрогравитации не так уж важна. Расплавленный пластик очень вязкий и в значительной степени остается там, где вы кладете его достаточно долго, чтобы застыть, пока он прилипает к чему-либо. Но два удара приходят на ум.

• Во-первых, ненадежная катушка с нитью попытается размотаться. Гравитация не обеспечит контактное трение, на которое мы обычно полагаемся, чтобы не допустить гнездования птицы. (Подумайте об этом: плотно намотанная шпуля - буквально гигантская спиральная пружина.)
• Во-вторых, тепловые потоки отличаются в условиях микрогравитации - вы не можете полагаться на пассивную конвекцию для охлаждения отпечатка или двигателей. Приспособления должны быть сделаны для достаточного принудительного воздушного потока и отвода тепла от всего, что требует охлаждения. И это включает в себя сам корпус, поскольку, как упоминалось выше, печатающая камера должна быть герметично закрыта для контроля качества воздуха.

Наконец, надежность имеет решающее значение. Амазон не доставляет на МКС (пока). Даже один винт с зачисткой может вывести принтер из строя на месяцы, пока запасная часть не сможет быть установлена ​​в предстоящем запуске. Возгорание принтера из-за короткого замыкания может привести к катастрофическим последствиям.

Так что, на самом деле, все дело в том, чтобы сделать принтер достаточно надежным, чтобы его можно было устанавливать, работать безопасно и никогда не ломаться. Печать в обратном порядке тривиально по сравнению.