Onderzoekers gaan het 3D-geprinte metaal nu vergelijken met aardse prints om te ontdekken hoe microzwaartekracht het printproces beïnvloedt.
Het is inmiddels meer dan een jaar geleden dat ESA een 180 kilo zware 3D-printer naar het Internationaal Ruimtestation stuurde. In juni werd de eerste print gemaakt: een gebogen lijn in de vorm van een ‘S’. Later in de zomer maakte de printer zijn eerste 3D-metalen vorm in de ruimte, gevolgd door het tweede exemplaar in december. En nu zijn beide metalen onderdelen veilig en wel op aarde geland, waar onderzoekers ze aan een nadere inspectie zullen onderwerpen.
3D-printer op het ISS
Je vraagt je misschien af waarom het ISS een 3D-printer nodig heeft. Dat zit zo. Een van de doelen van ESA voor de toekomst is het opzetten van een circulaire ruimte-economie, waarbij materialen in de ruimte worden gerecycled om hulpbronnen efficiënter te benutten. Zo zouden onderdelen van oude satellieten bijvoorbeeld kunnen worden omgezet in nieuwe gereedschappen. Een 3D-printer zou astronauten in staat stellen om benodigde onderdelen direct in de ruimte te printen, zonder dat gereedschap met een raket hoeft te worden opgestuurd. “Het 3D-printen van metalen onderdelen in de ruimte biedt veelbelovende mogelijkheden voor toekomstige verkenningsmissies, maar ook voor duurzamere ruimteactiviteiten”, merkt Tommaso Ghidini, hoofd van de mechanische afdeling bij ESA, op. “Het zou helpen bij het ter plaatse maken, repareren en misschien zelfs recyclen van ruimte-infrastructuur. Dit omvat het bouwen van grote structuren in de ruimte en het ondersteunen van langdurige menselijke nederzettingen op andere planeten. Deze onderwerpen zijn belangrijke speerpunten in de toekomstige technologische initiatieven van ESA.”
Eerste 3D-geprinte metalen onderdelen
Afgelopen zomer lukte het onderzoekers om eerst een ‘S’ te printen in vloeibaar roestvrij staal. Deze S-vorm was een test en betekende dat de installatie van de 3D-printer succesvol was afgerond.
Later in het jaar slaagde het team er zoals gezegd in om ook de eerste échte metalen onderdelen te printen met de 3D-printer aan boord van het ISS. De hele operatie werd volledig op afstand bestuurd en in de gaten gehouden vanaf de aarde. De 3D-printer werkt met een dunne roestvrijstalen draad die het printgebied in wordt gevoerd. Daar wordt de draad verhit door een extreem krachtige laser, die wel een miljoen keer sterker is dan een gewone laserpointer. Zodra de draad in de smeltpool terechtkomt, smelt het uiteinde en wordt het metaal laag voor laag aan de print toegevoegd.
4 vormen
Om de prestaties van de 3D-printer te testen, zijn vier verschillende vormen geselecteerd. Alle prints zijn kleiner dan een frisdrankblik en wegen minder dan 250 gram per stuk. Het printen neemt ongeveer twee tot vier weken in beslag, met een maximale printtijd van vier uur per dag vanwege geluidsbeperkingen op het ruimtestation – de ventilatoren en motor maken namelijk behoorlijk wat lawaai.
Geland op aarde
ESA komt vandaag met leuk nieuws. Want de eerste twee op het ISS geprinte metalen onderdelen, zijn vandaag op aarde geland. Het eerste geprinte onderdeel zal nu worden onderzocht in het Materials and Electrical Components Laboratory bij ESTEC (European Space Research and Technology Centre) in Nederland. Daar wordt het vergeleken met prints die op aarde zijn gemaakt om te achterhalen welke invloed microzwaartekracht heeft op het printproces. Het tweede onderdeel gaat naar de Technische Universiteit van Denemarken voor verder onderzoek.
ESA heeft met de prints een heuse wereldprimeur te pakken. Want hoewel astronauten al eerder met plastic 3D-printers op het ISS hebben gewerkt, is dit de allereerste keer dat een metalen object succesvol in de ruimte is geprint. “Met dit demonstratieproject willen we laten zien wat het 3D-printen van metalen onderdelen in de ruimte kan betekenen”, zei ESA-technisch medewerker Rob Postema al eerder. “We hebben al veel kennis opgedaan om dit mogelijk te maken en hopen nog meer te leren op weg naar een toekomst waarin productie en assemblage in de ruimte werkelijkheid worden.”
