La prima stampante 3D in metallo diretta alla Stazione Spaziale Internazionale / First metal 3D printer heading to International Space Station

La prima stampante 3D in metallo diretta alla Stazione Spaziale Internazionale / First metal 3D printer heading to International Space Station

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

La stampante 3D in metallo, a bordo del modulo Columbus della ISS  / The metal 3D printer, aboard the Columbus module of the ISS 

L’onere logistico di rifornire le future basi lunari con strumenti o parti portanti potrebbe essere alleviato se gli astronauti potessero produrre tali articoli con una stampante 3D in metallo.

A tal fine, la prima stampante 3D in metallo è stata lanciata il 30 gennaio 2024 a bordo della missione NG-20 della NASA, che si sta dirigendo verso la Stazione Spaziale Internazionale per una missione di rifornimento.

Nei prossimi giorni la stampante verrà installata nel modulo Columbus – il laboratorio scientifico a bordo della ISS - dall'astronauta Andreas Mogensen e sarà utilizzata per stampare in 3D la prima parte metallica nello spazio.

La stampante è stata sviluppata da Airbus , AddUp , Cranfield University e Highftech Engineering nell'ambito di un programma dell'Agenzia spaziale europea (ESA).

In una dichiarazione, Gwenaëlle Aridon, ingegnere capo dell’Airbus Space Assembly, ha dichiarato: “Gli astronauti saranno in grado di produrre direttamente strumenti come chiavi od interfacce di montaggio che potrebbero collegare diverse parti insieme. La flessibilità e la rapida disponibilità della stampa 3D miglioreranno notevolmente l’autonomia degli astronauti”. 

Sébastien Girault, ingegnere di sistema della stampante 3D in metallo presso Airbus, ha affermato che la stampante ha le dimensioni di una lavatrice e può stampare parti alte 9 cm e larghe 5 cm.

Oltre a superare la sfida delle dimensioni, la stampante verrà posizionata in una scatola metallica sigillata per proteggerla dall'ambiente di stampa aggressivo causato dal laser e dal calore che genera.

“Anche la gestione della gravità è fondamentale, motivo per cui abbiamo scelto la tecnologia di stampa basata su fili”, ha affermato Girault.

Inoltre, i fumi emessi verranno indirizzati da filtri e catturati all'interno della macchina in modo che non contaminino l'aria all'interno della ISS.

Per questo esperimento verranno utilizzate due stampanti: il "modello di volo" all'interno della ISS; e il "modello ingegneristico" sulla Terra. Gli astronauti stamperanno quattro campioni nello spazio, che verranno rimandati sulla Terra per l'analisi. Gli stessi campioni verranno realizzati utilizzando la stampante per modelli tecnici. 

"Per valutare gli effetti della microgravità, l'ESA e l'Università Tecnica Danese eseguiranno prove di resistenza meccanica e di flessione ed analisi microstrutturali sulle parti realizzate nello spazio e le confronteranno con gli altri campioni", ha affermato Girault.

Secondo Airbus, a bordo della ISS ci sono diverse stampanti 3D in plastica e gli astronauti le hanno utilizzate per sostituire o riparare parti in plastica che avrebbero impiegato mesi per arrivare se costruite e trasportate dalla Terra.

Questo vincolo logistico si intensificherà sulle future stazioni sulla Luna e su Marte; la materia prima dovrà ancora essere lanciata, ma stampare la parte è comunque più efficiente che trasportarla a destinazione.

“Aumentare il livello di maturità ed automazione della produzione additiva nello spazio potrebbe rappresentare un punto di svolta per sostenere la vita oltre la Terra”, ha affermato Aridon. “Pensando oltre la ISS, le applicazioni potrebbero essere sorprendenti. Immagina una stampante per metalli che utilizza regolite trasformata o materiali riciclati per costruire una base lunare”.

ENGLISH

The logistical burden of resupplying future Moon bases with tools or load bearing parts could be alleviated if astronauts could manufacture such items with a metal 3D printer.

To that end, the first metal 3D printer launched on January 30, 2024 onboard NASA’s mission NG-20, which is heading to the International Space Station on a resupply mission.

In the coming days the printer will be set-up in the Columbus module – the science lab onboard the ISS - by astronaut Andreas Mogensen and operated to 3D print the first metallic part in space.

The printer was developed by Airbus, AddUp, Cranfield University and Highftech Engineering under a European Space Agency (ESA) programme.

In a statement, Gwenaëlle Aridon, Airbus Space Assembly lead engineer, said: “Astronauts will be able to directly manufacture tools such as wrenches or mounting interfaces that could connect several parts together. The flexibility and rapid availability of 3D printing will greatly improve astronauts’ autonomy.” 

Sébastien Girault, metal 3D printer system engineer at Airbus, said the printer is the size of a washing machine and can print parts that are 9cm high and 5cm wide.

As well as overcoming the challenge of size, the printer will sit in a sealed metal box to protect against the aggressive printing environment caused by the laser and the heat it generates.

“Gravity management is also key, which is why we chose wire-based printing technology,” said Girault.

Furthermore, fumes that are emitted will be addressed by filters and captured inside the machine so that they do not contaminate the air inside the ISS.

Two printers will be used for this experiment: the ‘flight model’ inside the ISS; and the ‘engineering model’ on Earth. The astronauts will print four samples in space, which will be sent back to Earth for analysis. The same specimens will be manufactured using the engineering model printer. 

“In order to evaluate the effects of microgravity, ESA and Danish Technical University will perform mechanical strength and bending tests and microstructural analysis on the parts made in space and compare them to the other specimens,” said Girault.

According to Airbus, there are several plastic 3D printers on board the ISS and Astronauts have used them to replace or repair plastic parts that would have taken months to arrive if built and transported from Earth.

This logistical constraint will intensify on future Moon and Mars stations; the raw material will still need to be launched, but printing the part is still more efficient than transporting it to its destination.

“Increasing the level of maturity and automation of additive manufacturing in space could be a game changer for supporting life beyond Earth,” said Aridon. “Thinking beyond the ISS, the applications could be amazing. Imagine a metal printer using transformed regolith or recycled materials to build a lunar base.”

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/first-metal-3d-printer-heading-to-international-space-station