Как работает этот марсианский 3D-принтер, созданный для НАСА?

11

В статье ArchDaily AI SpaceFactory выигрывает 3D-печатную программу Mars Habitat Challenge НАСА, демонстрирующую работающий аппарат для 3D-печати с использованием необычного материала,

базальтовое волокно, извлеченное из марианской породы (симулятор) и возобновляемого растительного биопластика.

На фото ниже показана часть принтера. Этот принтер просто оставляет суспензию для высыхания, или смесь каким-то образом катализирует или самопроизвольно затвердевает? Мне также интересно, как (выглядит) двенадцать черных шлангов вокруг центрального сопла.

AI SpaceFactory NASA Centennial Challenge

AI SpaceFactory NASA Centennial Challenge

AI SpaceFactory NASA Centennial Challenge

UHOH
источник

Ответы:

9

Давайте начнем с общего дизайна: этот принтер содержит роботизированную руку с головкой инструмента, очень похожую на сварочного робота, и, вероятно, управляется с помощью аналогичного программного обеспечения CAM.

сварочный роботФото от Robotics.org

Головка инструмента

Действительно интересная часть - это головка инструмента. Итак, давайте посмотрим на это и попробуем перепроектировать использование некоторых частей по тому, как они размещены и что можно увидеть о них, вместе с информацией, предоставленной OP.

Черные трубы

Там есть пучок из 12 черных труб, которые идут от основного корпуса к печатающей головке и заканчиваются сбоку от некоторого дистанционного диска. Для меня они выглядят подозрительно, как система подачи воздушного потока, так что, скорее всего, это какая-то система охлаждения. Это дополнительно поддерживается огромными вентиляторами у основания машины, нагнетающими воздух в гибкую трубу.

Серебряный танк

На первом изображении изображен серебряный бак с надписью V7 (версия 7?) Или VT (как в Virginia Tech) или чем-то похожим на него. Это связано через серый шланг с основанием принтера. Его установка над экструдером намекает на то, что это бункер, который, скорее всего, удерживает материал для печати в таблетированной или порошковой форме, и что он подается через серый шланг. Из информации, приведенной в вопросе, это может быть какой-то PLA (синтезированный из кукурузного крахмала) или другой биопластик, использующий марсианскую пыль в качестве наполнителя. Отсюда печатный материал попадает в центральную колонку ...

Центральная колонна

... который проходит через дистанционный диск в толстую насадку, поэтому это должен быть комбинированный экструдер и нагреватель. В его верхней части находится большой шаговый двигатель в Z-ориентации, который намекает на то, что внутри матово-серой трубки находится оправка, прижимающая плавящиеся шарики мимо нагревательного элемента в сопло ниже.

Печатные материалы и дополнительная информация

Последняя картинка гордо показывает «Autodesk» на боковой панели принтера. У Autodesk есть собственная статья о печати в космосе с августа 2018 года, в которой Натан Голино из НАСА, принадлежащего GMRO, утверждает следующее:

Истирание было проблемой с 3D-принтером, который мы используем. Это очень шероховато для подающего винта, цилиндра и сопла, так как материал экструдируется через систему.

Это подтверждает общую косметику, похожую на экструдер в форме гранул.

Сочетание небольшого количества отходов пластика с измельченной породой, известной как реголит, может сформировать добавочный строительный материал, который прочнее бетона. (на подписи к картинке)

Материал, который мы использовали в наших экспериментах по конструированию добавок, представляет собой реголит, смешанный с отработанными полимерами. Вы можете получить полимеры в форме мусорных контейнеров и транспортных контейнеров для космонавтов или синтезировать полимеры. Вы можете использовать это в качестве связующего для реголита с относительно низким отношением полимера к реголиту, чтобы сделать конструкционный материал, очень похожий на портландцемент при сжатии и в 20 раз более прочный при растяжении.

«Отработанный полимер» может быть любым: от ABS до PETG, от ASA через PC до PLA, но кажется, что смесь пластика и реголита находится на стороне высокого реголита. Кажется, что он ведет себя больше как пластик, чем бетон, затвердевая / затвердевая от расплавленной пасты к твердому бетону при охлаждении.

В качестве интересного дополнительного лакомого кусочка: Голино также заявляет, что марс-принтеры в данный момент находятся на уровне от 2 до 3, где 0 - это «общая концепция», а 9 - «готов к полету», поэтому на ранней стадии разработки.

Дальнейшее чтение на заднем плане проекта - конкурса дизайнеров в 2015 году - намекало, что программным обеспечением для руки может быть даже Autodesk PowerMill.

Оглядываясь назад на вопрос, является ли это V7 или VT на бункере принтера, выскочила статья с тем же куполом, напечатанная в вопросе OP: Virginia Tech была частью команды, которая вышла в финал вышеупомянутого конкурса дизайна и была часть финала. Они работали с командой AI Space Factory , которая вышла победителем. В соответствующей статье принтер OP показал, что нас можно увидеть под другим углом и лишить охлаждающих трубок с другим, более длинным экструдером. Он рассказывает нам немного больше о распределении работы команд и участников:

Широкоформатное судно, напечатанное AI SpaceFactory в Autodesk BUILD Space для этапа строительства соревнования. Инструмент был разработан в сотрудничестве с Virginia Tech и Autodesk.

Основная компания AI SpaceFactory продемонстрировала другую версию - версию без охлаждающих трубок - в ролике на видео YouTube 10 апреля 2019 года и производительность версии с воздушным охлаждением во время финала конкурса 3 мая 2019 года (предупреждение, 10 часов 3D-печати в изобилии!) В 9:52:12 мы также начинаем узнавать, что это за диск на рисунке 1. Это конец конструкции, которая, к сожалению, провалилась в дыру из-за проблем с навигацией.

В следующем коротком и прокомментированном видео мы видим, что принтер также содержит своего рода захват для размещения оконных рам и окна в крыше, а также тест на несущую способность, выполненный после печати. Очевидно, материал, который они используют, спроектирован до такой степени, что его можно использовать повторно после повторного измельчения в пыль.

Триш
источник
Ух ты, спасибо за то, что исследовали и составили такой подробный и интересный ответ!
эх,
1
Этот ярлык "V7" для меня очень похож на "VT" - vt.edu
Digital Trauma
1
@DigitalTrauma Ваш совет на самом деле обнаружил еще больше об этом принтере! СПАСИБО!
Триш