Как выполняется 3D-печать в космосе?

Чтобы ответить на ваш вопрос, вы должны рассмотреть, как расплавленная нить прилипает к печатному столу и к другим слоям, и влияет ли гравитация на то, как она прилипает. Ответ заключается в том, что гравитация не оказывает никакого реального влияния на способность филамента к прилипанию. Вместо этого пластик приклеивается к поверхности печатного стола, а затем последующие слои сливаются с предыдущим слоем. Гравитация также не оказывает никакого влияния на то, как подается нить или как движутся ремни и шестерни. Некоторые держатели рулонов филамента могут быть недоступны для использования, если они не зажимают рулон, и принтер также необходимо зафиксировать. Но, возможно, удивительно, что на самом деле нет ничего другого, что нужно было бы сделать по-другому, чтобы заставить принтер работать в космосе.

Первая большая проблема, связанная с конкретным пространством, - это на самом деле качество воздуха. Вы не можете просто открыть окно, чтобы проветрить запах расплавленного пресса с МКС!

Принтеры FFF выделяют пары и наночастицы. На космической станции один и тот же воздух перерабатывается снова и снова, и системы очистки воздуха имеют определенный набор загрязняющих веществ, для которых они оптимизированы, а также проектную мощность по обороту воздуха и скорости удаления химикатов, которые не будут корректироваться только потому, что кто-то сегодня печатает космическую трещотку. Защита качества воздуха в кабине является важным конструктивным фактором для любого эксперимента, который выходит в космос.

Эксперименты с печатью "Сделано в космосе" на МКС до настоящего времени проводились в одной из вакуумных экспериментальных камер, поэтому любые нефильтрованные пары (или вспышки огня) при необходимости могли быть выпущены непосредственно в космос. В долгосрочной перспективе это не сработает - вакуумная камера может понадобиться для других экспериментов, или "серийные" принтеры могут оказаться слишком большими, чтобы поместиться. Поэтому принтер должен иметь собственную внутреннюю систему очистки воздуха.

Еще ОДНИМ ВАЖНЫМ ограничением дизайна является выживаемость при запуске. Полезная нагрузка ракеты должна быть рассчитана на экстремальные перегрузки без 1) повреждения или 2) значительного внутреннего смещения массы, которое могло бы повлиять на центр тяжести полезной нагрузки.

Общий вес полезной нагрузки здесь также весьма важен: подъем массы на низкую околоземную орбиту обходится ДОРОГО.

Удивительно, но сама по себе микрогравитационная среда не имеет большого значения. Расплавленный пластик обладает высокой вязкостью и в значительной степени остается там, куда вы его положили, достаточно долго, чтобы затвердеть, пока он к чему-то прилипает. Но на ум приходят два последствия.

• Во-первых, незащищенная катушка филамента попытается размотаться сама. Гравитация не обеспечит контактного трения, на которое мы обычно полагаемся, чтобы уберечь катушки от птичьих гнезд. (Подумайте об этом: туго намотанная катушка - это буквально гигантская спиральная пружина.)
• Во-вторых, тепловые потоки отличаются в условиях микрогравитации - вы не можете полагаться на пассивную конвекцию для охлаждения отпечатка или двигателей. Необходимо предусмотреть достаточный принудительный поток воздуха и отвод тепла от всего, что требует охлаждения. И это включает в себя сам корпус, поскольку, как упоминалось выше, камера печати должна быть плотно закрыта для контроля качества воздуха.

Наконец, решающее значение имеет надежность. Amazon не доставляет товары на МКС (пока). Даже один сорванный винт может вывести принтер из строя на несколько месяцев, пока не будет установлена сменная деталь для предстоящего запуска поставок. Если принтер загорится из-за короткого замыкания, это будет катастрофой.

Так что на самом деле все дело в том, чтобы сделать принтер достаточно надежным, чтобы он мог работать безопасно и никогда не ломался. Печать в перевернутом виде по сравнению с этим тривиальна.