|
Инженеры отправляют 3D-принтер в космос
|
|
|
|
Представьте себе команду астронавтов, отправляющихся на Марс. Примерно в 140 миллионах миль от Земли они обнаруживают, что на их космическом корабле треснуло уплотнительное кольцо. Но вместо того, чтобы полагаться на истощающийся запас запасных частей, что, если бы они могли просто изготовить любую деталь, которая им нужна, по запросу?
|
|
|
|
Команда исследователей из Беркли во главе с аспирантом Тейлором Уодделлом, возможно, сделала гигантский шаг к тому, чтобы воплотить этот вариант в жизнь. 8 июня они впервые отправили свою технологию 3D-печати в космос в рамках миссии Virgin Galactic 07.
|
|
|
|
Их микрогравитационный принтер нового поколения, получивший название SpaceCAL, провел 140 секунд в суборбитальном пространстве на борту космического самолета VSS Unity. За этот короткий промежуток времени он автономно напечатал и обработал в общей сложности четыре тестовые детали, включая космические шаттлы и фигурки Бенчи из жидкого пластика под названием PEGDA.
|
|
|
|
"SpaceCAL хорошо зарекомендовал себя в условиях микрогравитации в прошлых испытаниях на борту параболических самолетов, но ему еще предстояло кое-что доказать", - сказал Уодделл. - Это последнее задание ... это позволило нам подтвердить готовность этой технологии 3D-печати к космическим путешествиям".
|
|
|
Он добавил: "Мы надеемся, что когда-нибудь это можно будет использовать для производства всего - от деталей и инструментов для космических аппаратов до новых контактных линз и зубных коронок для членов экипажа".
|
|
|
|
3D-печать, также известная как аддитивное производство, значительно эволюционировала с тех пор, как была впервые запатентована в 1980-х годах. Хейден Тейлор, доцент кафедры машиностроения, возглавлял команду исследователей Калифорнийского университета в Беркли и Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL), которые в 2017 году изобрели технологию компьютерной аксиальной литографии (CAL).
|
|
|
|
Этот новый тип аддитивного производства, который использует свет для придания формы твердым объектам из вязкой жидкости, расширил диапазон геометрических форм, пригодных для печати, и значительно увеличил скорость печати 3D-деталей. И он хорошо функционировал в условиях микрогравитации, открывая возможности для применения в области освоения космоса.
|
|
|
|
Технология CAL также привела Уодделла в Беркли для получения степени доктора философии в области машиностроения. Будучи студентом Висконсинского университета в Мэдисоне и инженером по связям с общественностью в НАСА, Уодделл был очарован 3D—печатью - от ее кажущейся волшебной способности воплощать идею в физическую форму до ее доступности по цене.
|
|
|
|
Узнав о CAL, он обратился к Тейлору и вскоре оказался в Беркли. Там он провел бесчисленное количество часов в лаборатории Тейлора, работая с другими студентами-исследователями над новыми способами использования этой технологии для общего блага.
|
|
|
|
CAL отличается от других технологий 3D-печати невероятной скоростью —детали создаются всего за 20 секунд— и эффективностью. Позволяя астронавтам быстро печатать детали в экстренных ситуациях и по требованию, CAL потенциально избавляет от необходимости брать с собой тысячи запасных частей во время длительных космических полетов.
|
|
|
|
"Вы можете сократить этот объем работ, ускорить выполнение этих задач и снизить риски, взяв с собой производственные технологии", - сказал Уодделл.
|
|
|
|
Кроме того, уникальная способность CAL качественно печатать в условиях микрогравитации позволяет инженерам исследовать возможности 3D-печати из космоса.
|
|
|
|
"С помощью CAL мы смогли продемонстрировать — сначала в ходе миссий в условиях невесомости, а теперь и в этом космическом полете - что мы можем печатать детали в условиях микрогравитации, которые невозможны на Земле", — сказал Уодделл.
|
|
|
|
На сегодняшний день компания CAL продемонстрировала, что может успешно печатать с использованием более чем 60 различных материалов, таких как силиконы, стеклокомпозиты и биоматериалы. По словам Уодделла, такая универсальность может пригодиться как в салоне самолета, так и экипажу.
|
|
|
|
"Что касается кабины, то, если ваш космический корабль выходит из строя, вы можете напечатать уплотнительные кольца, механические крепления или даже инструменты", - сказал он. "Но CAL также способен отремонтировать экипаж. Мы можем печатать зубные протезы, кожные трансплантаты или линзы, а также персонализированные медицинские изделия для астронавтов, что также очень важно в таких миссиях".
|
|
|
|
Когда-нибудь CAL можно будет использовать для печати еще более сложных деталей, таких как человеческие органы. Компания LLNL получила грант от НАСА на тестирование этой технологии на Международной космической станции.
|
|
|
|
"По сути, они собираются провести биопечать на космической станции", - сказал Уодделл. "А долгосрочная цель - напечатать органы в космосе с помощью CAL, а затем доставить их обратно на Землю".
|
|
|
|
Далее Уодделл и его коллеги надеются начать работу с НАСА по разработке и валидации единого объекта, который мог бы поддерживать здоровье экипажа, например, зубной коронки для астронавта или хирургического инструмента для закрытия ран.
|
|
|
|
"Эти эксперименты на самом деле направлены на то, чтобы продвигать технологии на благо всех", - сказал Уодделл. "Несмотря на то, что они предназначены для космоса, всегда есть масса способов, которыми они могут принести пользу людям здесь, на Земле".
|
|
|
|
Космический центр Беркли также планирует внедрять подобные технологии в своем новом кампусе площадью 36 акров, который в настоящее время находится в стадии разработки. Космический центр Беркли станет центром инноваций и предпринимательства, объединяющим технологии, разработанные НАСА и Калифорнийским университетом в Беркли, и коммерциализируемые частным сектором.
|
|
|
|
"Представьте себе место, где частные компании могут воспользоваться изобретениями, подобными тем, что были созданы Тейлором Уодделлом, и сделать так, чтобы эти важные открытия вышли за пределы лабораторий и стали достоянием общественности", - сказал Дарек Дефрис, почетный регент Калифорнийского университета и руководитель проекта Калифорнийского университета в Беркли по разработке новых технологий. Космический центр в Беркли. "Мы ликовали, наблюдая за историческим полетом Virgin Galactic 07".
|
|
|
|
Во многих отношениях космический полет 8 июня стал кульминацией многолетних исследований, проведенных всеми студентами лаборатории нанопроизводства Хейдена Тейлора. Вместе они расширяют границы относительно новой технологии, чтобы увидеть, что возможно.
|
|
|
|
"Этот проект основан на работе команды из очень многих людей", - сказал Уодделл, в том числе студентов-исследователей Диллона Балка, Скайлер Чан, Шона Чу, Брайана Чанга, Амиры Элгонеми, Джейкоба Готтесмана, Энтони Муди, Джейка Никеля, Дилана Поттера, Остина Портиноуза, Анусри Срината и Одри Янг.
|
|
|
|
Он также благодарит своего консультанта за то, что он оказал важную поддержку и дал возможность принять активное участие в развитии технологии CAL.
|
|
|
|
"Хейден - один из лучших специалистов в области информационных технологий. Он возлагает на меня ответственность за выбор направления, в котором я хочу продвигать свои исследования", - сказал Уодделл. "В своих последних трех космических полетах он позволяет мне руководить ими, начиная с принятия решения о том, кого нанять и что мы хотим исследовать, и заканчивая планированием всего путешествия. Он действительно позволяет мне быть там, где я больше всего увлечен, и использовать его как ресурс для достижения этой цели".
|
|
|
|
Virgin Galactic сыграла ключевую роль в выводе этого проекта на новый уровень. "Команда Virgin Galactic помогала нам на каждом этапе, особенно в течение недели подготовки к запуску ракеты", - сказал Уодделл.
|
|
|
|
"Там было много отличных инженеров и увлеченных людей, которые хотели убедиться, что мы добьемся успеха".
|
|
|
|
Источник
|
