นักวิจัยทำให้การพิมพ์สามมิติสามารถใช้ได้กับการเดินทางอวกาศ

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

การทดลองต่าง ๆ ที่ประสบผลสำเร็จแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าการผลิตแบบเติมวัสดุพร้อมกระบวนการพิเศษสามารถทำงานได้เช่นกัน ภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์และดาวอังคาร ดังนั้นมีหนทางที่การพิมพ์สามมิติจะพาตัวเองไปสู่การเดินทางในอวกาศในอนาคต

นักวิจัยพิมพ์รอยเท้าที่มีชื่อเสียงของ นีล อาร์มสตรอง จากจำลองฝุ่นดวงจันทร์ระหว่างเที่ยวบินเส้นทางโค้งพาราโบลาเพื่อจำลองสภาวะไร้น้ำหนัก (ที่มา: BAM)

การผลิตแบบเติมวัสดุ ยังเป็นที่รู้จักว่า การพิมพ์สามมิติ ให้ขอบเขตความเป็นไปได้ที่กว้างสำหรับการผลิตส่วนประกอบต่าง ๆ จากของเหลว ผง หรือวัสดุเริ่มต้นเส้นใย Powder bed process (การพิมพ์ด้วยการหลอมผงวัสดุด้วยแสงเลเซอร์) เป็นหนึ่งในวิธีที่ใช้กันกว้างขวางและเป็นกระบวนการอุตสาหกรรมที่พัฒนามากที่สุดเรียบร้อยแล้ว ในหลักการ โลหะ พลาสติกและเซรามิก แต่วัสดุคอมโพสิตก็มีแบบผงเช่นกัน ทั้งหมดทั้งสิ้น การผลิตแบบเติมวัสดุสามารถใช้เพื่อผลิตส่วนประกอบจำนวนมาก หรือเครื่องมือ “พร้อมใช้” อย่างยืดหยุ่นและรวดเร็วมาก แต่ยิ่งกว่าสิ่งอื่นใด โดยตรง ณ สถานที่นั้น ๆ ดังนั้นเทคโนโลยีจึงมีศักยภาพมากในการเดินทางในอวกาศ ตัวอย่าง คือ ในสถานีอวกาศในวงโคจรของโลก สำหรับดวงจันทร์ในอนาคตหรือภารกิจดาวอังคารต่าง ๆ

อย่างไรก็ตาม สิ่งท้าทาย คือ การดำเนินการการผลิตแบบเติมวัสดุจากผง โดยอิสระจากแรงโน้มถ่วง ทีมจากBAM และ TU Clausthal ได้พัฒนากระบวนการที่เป็นนวัตกรรมสำหรับสิ่งนี้แล้ว ในปี 2017: เพื่อที่จะสามารถแปรรูปผงวัสดุแห้ง การไหลของก๊าซที่สม่ำเสมอได้ถูกสร้างขึ้นผ่านเตียงผงวัสดุ สิ่งนี้สร้างสนามการไหล ที่ดึงดูดอนุภาคของผงวัสดุ – โดยอิสระจากแรงโน้มถ่วง –  ไปยังแพลตฟอร์มการสร้าง เพื่อที่จะสามารถทดสอบกระบวนการนี้ภายใต้สภาวะจริง BAM มีส่วนร่วมในเที่ยวบินเส้นทางโค้งพาราโบลาของศูนย์การบินและอวกาศเยอรมัน (DLR) และองค์กรอวกาศยุโรป (ESA) ที่ซึ่งจำลองสภาวะแรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกัน



“หากเป็นไปได้ที่จะทำให้การผลิตแบบเติมวัสดุสามารถทำได้ภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกัน สิ่งที่จะขนส่งไปยังสถานีอวกาศมากที่สุดเพิ่มเติมจากเครื่องพิมพ์ เช่น ผงวัสดุ และไม่ใช่ทั้งชุดของเครื่องมือและอะไหล่สำรองทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับภารกิจดาวอังคารในอนาคต ไม่มีอะไรที่จะ “ส่งตามไปทีหลัง” ได้ เพราะระยทางที่ไกล การที่สามารถพิมพ์ชิ้นส่วนที่ต้องการได้ด้วยตนเองตรงสถานที่จึงหมายถึงความยืดหยุ่นขั้นสูงสุด” Prof. Dr Jens Günster ผู้เชี่ยวชาญกระบวนการผลิตแบบเติมวัสดุที่ BAM และประธานของเซรามิกขั้นสูงที่ TU Clausthal อธิบาย

ระหว่างการทดลองเที่ยวบินเส้นทางโค้งพาราโบลาปีนี้ Günster และทีมของเขาทดสอบอุปกรณ์และกระบวนการภายใต้เงื่อนไขแรงโน้มถ่วง เช่นที่พบบนดวงจันทร์และดาวอังคาร นอกเหนือจากการทดลองด้วยผงโลหะ การพิมพ์สามมิติด้วยฝุ่นดวงจันทร์จำลอง (ดินดวงจันทร์จำลอง) ยังถูกทดสอบด้วยเป็นครั้งแรก “การทดสอบแสดงให้เห็นว่ากระบวนการโดยพื้นฐานแล้วทำงานได้ไม่เพียงแต่ภาวะไร้น้ำหนักสิ้นเชิงแต่ยังทำงานได้ภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกันและด้วยวัสดุเริ่มต้นที่แตกต่างกัน” Günster อธิบาย “เราสามารถที่จะพิมพ์ประแจขนาดเล็กจากผงโลหะ เรายังใช้ดินดวงจันทร์จำลองภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์และดาวอังคารเพื่อลอกเลียนแบบรอยเท้าที่มีชื่อเสียงที่ นีล อาร์มสตรองทิ้งไว้บนดวงจันทร์ในปี 1969”

ในฐานะส่วนของโครงการที่ให้เงินสนับสนุนโดย DLR “การผลิตแบบเติมวัสดุที่ใช้ผงภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงที่ลดลง” เครื่องมือที่ใช้จะปรับไปอย่างต่อเนื่องให้เข้ากับสภาวะแรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกัน การใช้วัสดุในสถานที่ ที่เรียกกันว่า “การใช้ทรัพยากรในสถานที่” (ISRU) จะสามารถมีความยืดหยุ่นมากขึ้นสำหรับภารกิจอวกาศในอนาคต อีกโครงการหนึ่งซึ่งสนับสนุนโดย ESA การหลอมขนาดใหญ่ของฝุ่นจำลองดวงจันทร์กำลังได้รับการตรวจสอบ โดยความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Clausthal

อ้างอิง: https://www.etmm-online.com