В статье: история создания «космического» 3D-принтера по металлу.
Спойлер: На текущий момент – уже не фантастика.
Введение
На текущий момент на МКС произведены различные опыты по 3D-печати – и биопечать, и фотополмиерная, и экструзионная, и даже опыты по спеканию «лунного» грунта. А как же печать металлом? Об этом – ниже.
NASA
Первыми заинтересовались возможностью печати металлом на околоземной орбите в NASA.
Они проводили опыты по печати наплавкой проволоки при помощи электронного луча (по отечественной терминологии – ЭЛАТ , но в NSA назвали технологию EBF3 (Electron Beam Freeform Fabrication) – свободной формы изготовление электронным лучом. Принтер был разработан Исследовательским центром NASA в Лэнгли (LaRC) под руководством Карен Тамингер.
Опыты проводились на «рвотной комете» (специальном самолете, где в режиме свободного падения создается состояние невесомости в течении нескольких секунд) и показали принципиальную возможность 3D-печати в условиях невесомости. Опыты проводились в начале 2000-х, но дальше опытов не пошло.
В 2018 году Made in Space выиграла подряд NASA на создание аддитивно-субстрактивной системы (3D-принтер и ЧПУ-фрезер «в одном флаконе») Vulcan для изготовления металлических изделий на орбите.
Но он так же находится пока на уровне опытов.
Бирмингемский университет
В 2016 году разработкой космического 3D-принтера по металлу занялась исследовательская команда из Бирмингемского университета.
Но дальше опытов не пошло.
ESA (европейское космическое агенство)
В 2021 году ESA проводила опыты совместно с Incus по возможности фотолитографической печати металлических деталей с последующим спеканием.
Опыты продолжаются по сей день. От отправки подобных принтеров на МКС отказались, и сейчас команда Incus и ESA разрабатывают принтер для печати на Луне.
Но успех пришел к команде в составе компании AddUp Solutions (совместное предприятие Michelin и промышленной группы Fives), концерн Airbus, Университет Крэнфилда и компания Highftech.
Эта команда разработала принтер, который печатает металлической проволокой методом лазерной наплавки. Проверялись возможность печати алюминиевым сплавом и нержавеющей сталью 316 L.
Масса оборудования – 180 кг.
Начало работ – далекий 2016 год. Долгие опыты закончились к 2021 году разработкой прототипа принтера и его всесторонними испытаниями.
И, наконец, в 2024 году принтер был отправлен на МКС. 30 января принтер отправлен в космос и в начале февраля прибыл на МКС.
В рамках миссии по снабжению Cygnus NG-20, которая стартовала 30 января, на МКС был отправлен 3D-принтер для печати металлом.
После прибытия на МКС астронавт ESA Андреас Могенсен подготовил и установит 3D-принтер в европейскую выдвижную стойку Mark II в модуле ESA «Колумбус». Печать должна осуществляться с Земли, без надзора астронавта. Задача астронавта – подготовить оборудование, заполнить камеру азотом перед печатью, осуществить фильтрацию воздуха после печати.
Печать производится внутри герметичного корпуса в атмосфере азота.
Планируется создать четыре детали, каждая весом менее 250 грамм, которые будут отправлены на Землю для сравнения с образцами, напечатанными в земных условиях.
Производительность принтера невелика – каждая модель должна печататься 2-4 дня, но из-за шума и большого энергопотребления печать на МКС будет ограниченов четырьмя часами в сутки, и печать одной детали растянется на срок от двух до 4 недель.
Несмотря на то, что принтер прибыл уже в начале февраля 2024 года, первые опыты произведены только в конце мая.
Напечатана вот эта S-образная фигулька:
Которая подтвердила работоспособность принтера в условиях невесомости и дистанционного управления с Земли.
При таких темпах окончание эксперимента следует ожидать к концу года….
Дополнение от 21 февраля 2025 года:
В сентябре 2024 года наконец-то был напечатан первый тестовый образец:
Заключение
На текущий момент два образца напечатаны и возвращены на землю.
Будем ждать следующих новостей
Предыдущие статьи про космическую 3D-печать: