Agência Espacial Europeia desenvolve impressora 3D FFF de alta temperatura para a Estação Espacial Internacional

Em 23 de março, um consórcio da Agência Espacial Européia (ESA) projetou e fabricou uma impressora 3D FFF para a Estação Espacial Internacional (ISS). O sistema protótipo é desenvolvido como parte do projeto IMPERIAL, que usa componentes de esteiras transportadoras para (teoricamente) imprimir peças em 3D em comprimento ilimitado. No seminário de Manufatura Avançada da ESA no início de março, a função da impressora 3D sem nome foi demonstrada. O produto pode ser compatível com todos os filamentos de engenharia de alta temperatura. Os participantes testemunharam o processo de fabricação de barras de aço de 1,5 m de comprimento no local.

O consórcio do projeto inclui as empresas aeroespaciais alemãs OHB e Azimut Space, o Aslon Institute of Technology na República da Irlanda e o fornecedor português de impressoras 3D BEEVERYCREATIVE. “Através desta atividade, superamos uma das principais limitações da impressão 3D – volume – e utilizamos uma impressora 3D compacta capaz de lidar com termoplásticos de alto desempenho.” Ugo Lafont, especialista em materiais da ESA, explicou. "Esta é uma grande conquista e expandirá o campo de aplicação desse processo de fabricação sob demanda."

A Estação Espacial Internacional

A Estação Espacial Internacional. A foto é da NASA.

O que é o projeto IMPERIAL?

Depois que o projeto MELT inicial da ESA foi bem-sucedido, o projeto testou a viabilidade da impressão 3D industrial FFF em condições de microgravidade e, em seguida, lançou o projeto IMPERIAL. O Projeto IMPERIAL planeja tomar mais medidas e desenvolver um sistema de fabricação espacial completo que possa superar as limitações de tamanho das impressoras 3D atuais. Portanto, o sistema acabará sendo usado para fabricação e manutenção sob demanda na Estação Espacial Internacional, fornecendo espaço autossuficiente para futuros voos espaciais de longo prazo.

Adventit Makaya, engenheiro de fabricação sênior da ESA, apontou: "O desenvolvimento de uma solução de fabricação extraterrestre para grandes peças em um ambiente de exploração humana (por exemplo, aqui e depois nas partes estruturais da espaçonave) é fundamental para aumentar a sustentabilidade e confiabilidade. É uma capacidade poderosa para futuras missões de voo espacial."

Antes do projeto IMPERIAL, o consórcio ESA desenvolveu um sistema de impressão 3D com função de microgravidade no âmbito do projeto MELT. A imagem é da BEEVERYCREATIVE.

Impressão 3D FFF industrial espacial

A própria impressora deve cumprir muitos requisitos técnicos rigorosos. Isso inclui ser capaz de imprimir polímeros de engenharia de alto desempenho, como PEEK, ser capaz de imprimir em condições de microgravidade, mantendo a qualidade de peças semelhantes à Terra e ser capaz de imprimir infinitas peças grandes em uma direção. O consumo de energia do sistema também é estritamente limitado e, devido à falta de instalações de pós-processamento no espaço, ele deve estar pronto para usar peças impressas funcionais diretamente da sala de construção. Para garantir a integração bem-sucedida na ISS, a equipe também foi forçada a considerar a disponibilidade de matérias-primas ao projetar impressoras 3D. Qualquer refugo remanescente após a produção das peças deve ser minimizado no mínimo e pode ser totalmente reutilizado quando possível.

Antonella Sgambati, gerente de projeto da OHB, acrescentou: "Os fatos provaram que o FFF usando polímero de alto desempenho não é afetado pelo ambiente de redução da gravidade, o que abre caminho para novos desafios, como imprimir comprimento ilimitado em uma direção ou usar produção em lote. No âmbito deste projeto, novas lacunas tecnológicas foram identificadas e sanadas no desenvolvimento e teste do protótipo da BEEVERYCREATIVE, alcançando assim esta conquista única, tornando os processos de fabricação fora da terra mais um passo em frente.”

A nova impressora 3D Project IMPERIAL é usada para produzir barras de aço de 1,5 m de comprimento

A nova impressora 3D Project IMPERIAL é usada para produzir barras de aço de 1,5 m de comprimento. Fotografado pela ESA.

Com a perspectiva do voo espacial interplanetário se aproximando da realidade, a manufatura aditiva espacial tornou-se um tema quente no campo aeroespacial. No início deste ano, a COSM Advanced Manufacturing Systems, uma empresa de engenharia, iniciou o desenvolvimento final e a construção de impressoras 3D de metal EBM para a NASA. O sistema foi projetado para atender aos requisitos da NASA para fabricação automatizada e manutenção de componentes no espaço. A partir do programa Artemis, o sistema será usado para todas as missões espaciais, lunares e marcianas.

Em outros lugares, pesquisadores da Brunswick University of Technology e do Hanover Laser Center (LZH) imprimiram recentemente rochas pesadas lunares em 3D sob gravidade zero pela primeira vez. No projeto experimental "MOONRISE", a equipe instalou um laser personalizado em seu rover lunar "MIRA3D" e derreteu a poeira lunar em uma esfera, abrindo caminho para a fabricação de estruturas econômicas na lua.