Polimerii de înaltă performanță înlocuiesc piesele metalice din sateliții de comunicații

Projekt HighPEEK

Proiectul de doi ani realizat de cercetătorii finlandezi are ca scop să facă navele spațiale și sateliții mai ușori la greutate și mai ușor de fabricat. Acest lucru este posibil prin imprimarea 3D a pieselor din polimeri adecvați pentru mediul spațial. Cercetătorii și echipa de livrare Maker3D au ales imprimanta MiniFactory ca fiind instrumentul ideal pentru o astfel de imprimare 3D atât de pretențioasă.

Pentru a realiza imprimări din cele mai pretențioase materiale termoplastice, inclusiv piese multimateriale, este esențial să aveți la îndemână o tehnologie de imprimare 3D de ultimă generație. Pentru proiectul HighPEEK, lansat în septembrie 2019 și finanțat de Agenția Spațială Europeană (ESA), imprimanta 3D MiniFactory Ultra s-a dovedit a fi ideală.

Punerea pe orbită a fiecărui kilogram costă până la 30.000 de dolari. Așadar, chiar și cele mai mici economii în ceea ce privește greutatea sateliților și a navelor spațiale contează. Un proiect realizat de cercetătorii finlandezi încearcă să obțină o reducere cu până la 50% a greutății unor piese selectate, accelerând în același timp producția acestora. Deoarece implică înlocuirea pieselor metalice originale, numai cele mai bune materiale termoplastice cu proprietăți unice pot îndeplini condițiile. Producția aditivă se dovedește a fi optimă în acest caz, inclusiv în ceea ce privește prețul rezultat.

Durabilitatea pieselor imprimate trebuie să corespundă condițiilor extreme la care vor fi expuse. Nu numai pe orbită, ci și de suprasarcină (până la 6 G) și vibrații în timpul lansării. Prin urmare, printurile sunt supuse unor teste neîncetate – pentru diferite tipuri de stres, dar și împotriva radiațiilor electromagnetice (UV A, B și C). 

Exemple de piese care fac obiectul cercetării sunt carcasele electronice sau structurile de suport ( prezentate în figurile alăturate). Pentru a răspunde așteptărilor, imprimările trebuie să fie realizate în cele mai durabile materiale, într-un mediu de imprimare 3D controlat și monitorizat în permanență.

Inițial, un suport din aluminiu și o imprimare PEEK CF (umplut cu fibră de carbon) cu 59% mai ușoară. Panourile universale în formă de fagure de miere se vor atașa la satelit. Imprimanta umplută cu giroscoape este proiectată ca o piesă parțial deschisă, ceea ce, împreună cu materialul durabil, duce la o ușurare dramatică fără a sacrifica capacitatea de încărcare utilă.

Ansamblul carcasei releului de alimentare a satelitului Sentinel 1 pentru cartografierea suprafeței aparține grupului de carcase electronice. Acesta a fost imprimat din material PEKK ESD. Și în acest caz, originalul era din aluminiu. Imprimarea 3D a permis, printre altele, ușurarea designului.

Un alt exemplu sunt carcasele pentru senzorii experimentali IRES-C (InfraRed Earth Sensor, Coarse), din nou realizate din material PEEK umplut cu carbon și tipărite cu o imprimantă 3D MiniFactory Ultra. Senzorii ajută la poziționarea sateliților pe orbită.