Feito no espaço: aditivo em órbita

Os desenvolvimentos na tecnologia de impressão 3D podem tornar a fabricação fora do planeta uma realidade mais cedo ou mais tarde. relatórios de Stuart Nathan

O espaço, como os capitães Kirk e Picard disseram de forma tão memorável, é a fronteira final. E não apenas para exploração. À medida que os planos para a presença humana no sistema solar se tornam mais desenvolvidos, os pesquisadores estão cada vez mais procurando maneiras de expandir as áreas até então terrestres da atividade humana no espaço. Como explorou uma conferência recente no Centro de Tecnologia de Manufatura de Coventry, uma área é a manufatura.

Uma área muito específica da manufatura está sendo estudada: a construção de espaçonaves e itens que os exploradores humanos possam precisar em suas missões (sejam de cinco anos ou até mais), como abrigos, habitats e ferramentas, no espaço. As primeiras etapas disso já começam a ser investigadas: a montagem em órbita de espaçonaves teve notável sucesso no final dos anos 1980 e início dos anos 1990, com a construção da Estação Espacial Internacional (ISS) a partir de módulos transportados por lançadores russos e ônibus espaciais , e montados por manobras de acoplamento autônomo ou tripulações de astronautas.

A lógica por trás da fabricação fora do planeta é a mesma da estratégia de construção da ISS: é mais fácil construir itens grandes e de formato estranho in situ do que construí-los na Terra e lançá-los em órbita. Eles não precisam suportar a vibração e os rigores do lançamento ou ser embalados para transporte seguro. A única coisa que importa é a massa das matérias-primas que precisam ser transportadas.

Isso, claro, é teórico. Pode ser mais fácil, mas a tarefa de realmente construir algo ainda precisa ser superada e, até há relativamente pouco tempo, muito poucas das técnicas de fabricação estabelecidas eram adequadas (ou práticas) para uso em condições de microgravidade.

As incursões anteriores do Engineer neste setor focaram em técnicas como a extrusão de plásticos para fazer longas barreiras, mas a capacidade de construir os principais módulos de espaçonaves, por exemplo, estava completamente ausente.

Isso mudou com o surgimento de técnicas de manufatura aditiva, que pegam formas muito simples de matéria-prima, como pó ou arame, e as transformam em formas geométricas tridimensionais relativamente complexas. Isso permitiria a construção de estruturas complexas no espaço, com a necessidade de transportar matérias-primas de forma compacta para a órbita.

De acordo com Tony Mears, da Agência Espacial do Reino Unido, "[A fabricação aditiva] tem o potencial de sacudir a fabricação espacial como nada mais. Desde a eliminação do custo do maquinário tradicional até a criação de novos projetos, a fabricação aditiva está mudando a forma como abordamos os instrumentos ópticos. , espelhos, até mesmo motores de foguete. A Agência Espacial do Reino Unido financiou projetos em todos eles até meados do TRL (nível de prontidão tecnológica) e todos eles têm um futuro promissor em aplicações comerciais."

Nem todas as técnicas aditivas são adequadas para uso no espaço. A técnica mais comumente referida como impressão 3D, fabricação de camadas aditivas em leito de pó – onde um laser é usado para derreter um metal ou pó de polímero para construir um item fatia por fatia – não é adequada. O professor Richard Hague, diretor do centro de manufatura aditiva da Universidade de Nottingham, explicou ao The Engineer que, na ausência de gravidade, seria impossível consolidar um leito de pó dentro de uma impressora 3D e, portanto, a técnica seria impossível .

Uma técnica que está se mostrando promissora, no entanto, é a fabricação aditiva de arame + arco (WAAM). Derivado da soldagem, isso usa um efetor de arco elétrico montado no braço do robô para depositar metal de um fio, em qualquer forma que o braço efetor esteja programado para descrever. Como é simples para esse sistema se mover em círculos, ele é particularmente adequado para fazer cilindros e esferas com pontas arredondadas – ambas formas comumente usadas para veículos espaciais e habitats. Tanques projetados para conter gases pressurizados são comumente moldados assim.