Выполняя эксперимент по 3D-печати в условиях невесомости на борту российского сегмента МКС, космонавт Сергей Прокопьев успешно напечатал деталь методом послойного наложения филамента (расплавленной полимерной нити) на специальном принтере из Томска, доставленном в октябре 2021 года грузовым кораблем «Прогресс МС-21».
Печатающее 3D-устройство для работы в условиях микрогравитации создано в ходе совместного проекта с участием Томского политехнического университета, Томского государственного университета и РКК «Энергия» непосредственно для использования на орбите. Как объясняют разработчики, в условиях микрогравитации вещество, используемое для 3D-печати, начинает вести себя иначе, чем в земных условиях. Так, металлический порошок, из которого методом селективного спекания получают на Земле, полноценные детали для различных устройств, на орбитальной станции использовать нельзя. Также материал должен довольно быстро затвердевать, чтобы не подниматься и не разлетаться в аппарате. Должна быть значительно выше скорость печати. Значит, нужно искать новые решения и тестировать их в реальных условиях.
Что известно о принтере из Томска, который используют наши космонавты? Он вписан в формат куба, весит менее 30 кг, имеет герметичный корпус и модульно-блочную конструкцию. Особое внимание уделено защите микроэлектронной начинки устройства от космического излучения (работа при непрерывном воздействии потоков тяжелых заряженных частиц может вызывать сбои), используемая российская микросхема также радиационно-устойчивая, а в программном обеспечении используются алгоритмы для коррекции ошибок. Из-за особенностей безопасного использования 3D-принтера на станции в его конструкции применен оригинальный комплекс с системой фильтрации газов, образующихся в процессе печати.
Авторы проекта рассчитывают, что в дальнейшем необходимые элементы различных узлов и конструкций будут распечатываться в космосе, без ожидания долгой доставки с Земли. Для этого и ведется разработка технологии 3D-печати, позволяющей успешно справляться с такими задачами на орбите.