Da quando è entrato a far parte delle attrezzature di laboratorio del Centro Astronauti Europeo nel febbraio 2017, il Composer 450 è stato strumentale nei loro processi di prototipazione. I ricercatori ESA hanno utilizzato con successo l'estrusore per sviluppare quantità personalizzate di filamenti a base di PLA per le iterazioni di ricerca e sviluppo. La configurazione di 3devo dà all'astronave EAC la possibilità di creare internamente filamenti di stampa 3D. Inoltre, riduce la dipendenza di Spaceship EAC dalla competenza e dalla disponibilità di fornitori di filamenti di terze parti.
Cosa sta succedendo ora? Andare nel verde (nello spazio)
Con la configurazione 3devo ben equipaggiata dell'ESA, hanno sfruttato appieno le capacità della macchina, portandoli alla loro ultima scoperta. Per le lunghe missioni nello spazio, gli astronauti hanno bisogno di strumenti autosufficienti per poter produrre parti e strutture. Un processo di produzione additiva come l'FDM è ideale per questa applicazione, grazie alla sua flessibilità e all'efficiente utilizzo dei materiali. Sembra l'ideale, vero? Purtroppo, c'è un tranello. L'FDM richiede grandi quantità di plastica per la creazione di parti 3D - con un costo in termini di tempo e denaro per l'agenzia, poiché i materiali devono essere inviati dalla Terra.
Con l'iniziativa dell'Astronave EAC dell'ESA, il tirocinante dell'ingegnere dei materiali, Benoît Andre, è stato incaricato di trovare un nuovo materiale che riduca i costi e minimizzi la plastica inviata nello spazio. La risposta che ha svelato è stata l'utilizzo delle risorse della Luna. Benoît ha iniziato una prima mondiale creando un materiale composito da una miscela di polvere PLA/Lunar per la stampa FDM.
"In pratica, ho usato il 3devo filament maker per produrre un filamento stampabile, usando solo pellet PLA e regolith simulant (EAC-1) come materiale di alimentazione. EAC-1 è una polvere minerale simile alla sabbia sviluppata dall'astronave EAC per imitare le proprietà della regolite lunare. Il filament maker è stato utilizzato per miscelare i materiali di materia prima, fondere i pellet di PLA e infine estrudere il filamento composito, il tutto in un unico passaggio continuo. Ottimizzando i parametri, sono stato in grado di produrre filamenti omogenei con varie concentrazioni di regolite. Diverse parti sono state stampate con successo in 3D utilizzando questo filamento e una stampante commerciale FDM leggermente modificata (Prusa Mk3s)", spiega Benoît Andre, Materials Engineer Trainee, EAC - European Space Agency
Dalla teoria alla realtà
L'obiettivo di Benoît era quello di trovare una soluzione per ridurre il consumo di plastica sulla luna. Questo obiettivo lo ha portato a creare un materiale composito composto da PLA e polvere lunare, il regolith, per produrre filamenti di stampa 3D. Questo nuovo materiale diminuirà il volume della plastica all'interno di un oggetto stampato in 3D, mantenendo le proprietà meccaniche necessarie per le parti resistenti. Ora, l'ESA non dovrà scendere a compromessi tra un facile processo di produzione con un'alta stampabilità e buone proprietà meccaniche con questo nuovo materiale.
"I dati in tempo reale forniti dal filament maker (ad esempio, temperature, velocità, diametro) sono stati utilizzati in tutto questo studio per comprendere e migliorare il processo di fabbricazione. Il filamento, così come le parti campione stampate, sono state analizzate attraverso una batteria di test di laboratorio", dice Benoît Andre, Ingegnere dei Materiali Apprendista, EAC - Agenzia Spaziale Europea
Questo studio ha permesso a Benoît di dimostrare la fattibilità della stampa FDM utilizzando un composito PLA/regolite e di comprendere meglio i principi, i vantaggi e gli svantaggi di questo processo. Spingendo il processo e il produttore di filamenti ai suoi limiti, l'obiettivo finale produrrà filamenti altamente concentrati nello spazio e stamperà con successo varie parti in 3D.