3D-printen in de ruimte: igus lineaire assen produceren reserveonderdelen bij gewichtsloosheid

Wanneer gieken voor zonnepanelen of satelliet-antennes in de ruimte worden getransporteerd in een draagraket, dan worden ze blootgesteld aan grote belastingen. Om het complexe transport te vereenvoudigen en de productie van de elementen te versnellen, werkt het To AIMIS-FYT studententeam aan een 3D-printproces. In de toekomst moet het mogelijk zijn constructiedelen te produceren in de ruimte. Om experimentele testen uit te voeren bij gewichtsloosheid, bouwden de studenten een 3D-printer. Voor de aandrijftechniek ondersteund door igus, vertrouwden ze op de onderhoudsvrije en lichtgewicht drylin SAW lineaire assen.

Het huidige proces voor het vervoer van apparatuur naar de ruimte is vrij inefficiënt en duur. Dit komt omdat de constructiedelen in de eerste plaats zijn ontworpen om de hoge belastingen tijdens de lanceringsfase van een ruimtevaartuig te weerstaan. Echter, deze constructiedelen zijn overgedimensioneerd voor de navolgende gebruiksperiode. Vanwege de hoge kosten en de beperkte ruimte op een draagraket zijn alternatieve oplossingen nodig. Het in München gebaseerde studententeam AIMIS-FYT pakte het probleem aan en werkt aan een 3D-printproces voor kosteneffectieve productie in de ruimte, als onderdeel van hun programma voor het lucht- en ruimtevaart ingenieursdiploma. Om dit te doen, maken de studenten gebruik van fotoreactieve hars en UV-licht, dat de hars verhardt. Er moest een 3D-printer worden ontworpen en gebouwd voor experimentele tests van het proces in gewichtloze toestand. In hun zoektocht naar de juiste aandrijftechniek wendden de ingenieurs zich tot de specialist in motion plastics igus en vonden in de drylin SAW lineaire assen wat ze zochten. De lineaire modules worden gebruikt in de twee z-assen en in de x-as van de printer en vormen zo de centrale aandrijfeenheid. De lineaire assen zijn bijzonder indrukwekkend door hun lage gewicht, omdat ze gemaakt zijn van aluminium en onderhoudsvrije glij-elementen van hoogwaardig polymeer. Om de speling van de smeringsvrije en vuilafstotende polymeer lineaire geleiders te verminderen, namen de ingenieurs in spe hun toevlucht tot instelbare lagers. Om ervoor te zorgen dat het printfiltament ook kan worden geroteerd, werd een compacte robolink D rotatieas met wormwiel in de printer geïnstalleerd.

Om de printer en het proces te testen, schreef het team zich in voor het FlyYourThesis! programma van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) en werd aanvaard. De paraboolvluchten vonden plaats in november en december 2020. Wanneer het vliegtuig het hoogtepunt van de klim bereikt en overhelt naar de daalvlucht, treedt microzwaartekracht op, die sterk lijkt op gewichtloosheid in de ruimte. Ideale omstandigheden voor een echte test van de printer. “De lineaire assen werkten probleemloos bij alle experimenten, en dus waren we in staat een kleine stang en ook kleine raamwerkstructuren te printen bij elke parabool”, rapporteert Torben Schäfer van het AIMIS-FYT team tevreden.

Projecten zoals AIMIS-FYT worden door igus ondersteund als onderdeel van het “young engineers support” (yes) programma. Met het universiteitsinitiatief wil igus leerlingen, studenten en docenten ondersteunen met gratis samples, kortingen voor universiteiten en sponsoring en de ontwikkeling van innovatieve projecten. Kijk voor meer informatie over de igus ondersteuning van universiteiten op www.igus.eu/yes.