I ricercatori dell’Università di Glasgow hanno presentato una stampante 3D in grado di creare materiali in microgravità, il che potrebbe migliorare i voli spaziali e aiutare a creare risorse migliori da utilizzare sulla Terra. Il brevetto per questa nuova tecnologia è stato assegnato a Gilles Bailet della James Watt School of Engineering dell’Università di Glasgow. Questa stampante potrebbe migliorare le trasmissioni di comunicazione verso la Terra e, in futuro, aiutare a creare forme più pure di farmaci essenziali.
“Abbiamo testato ampiamente la tecnologia in laboratorio e ora in microgravità, e siamo fiduciosi che sia pronta a funzionare come previsto, aprendo la possibilità di stampare in 3D antenne e altre parti di veicoli spaziali nello spazio,” ha dichiarato Bailet in un comunicato stampa.
Stampa e sfida alla gravità
Bailet e il suo team hanno trascorso diversi anni a perfezionare un prototipo per questo nuovo tipo di stampante 3D. Una delle sfide più grandi era prevenire che i materiali si inceppassero nella stampante in microgravità o nel vuoto dello spazio.
“Tuttavia, ciò che funziona bene qui sulla Terra è spesso meno robusto nel vuoto dello spazio, e la stampa 3D non è mai stata fatta al di fuori dei moduli pressurizzati della Stazione Spaziale Internazionale,” ha detto Bailet in un comunicato stampa. “I filamenti nelle stampanti 3D convenzionali spesso si rompono o si inceppano in microgravità e nel vuoto, un problema che deve essere risolto prima che possano essere utilizzati in modo affidabile nello spazio. Attraverso questa ricerca, ora abbiamo una tecnologia che ci avvicina molto a poterlo fare, fornendo impatti positivi per tutto il mondo negli anni a venire.”
Per risolvere il problema degli inceppamenti, Bailet e il team di ricerca hanno sostituito i filamenti tradizionali utilizzati nelle stampanti 3D con un materiale granulare progettato dal team. Questi granuli vengono rapidamente e in modo affidabile attratti nel serbatoio di alimentazione della stampante e poi all’ugello.
La stampante 3D di Bailet è stata sottoposta a rigorosi test su un aereo durante la campagna di volo parabolico dell’Agenzia Spaziale Europea. Il velivolo è stato soprannominato “vomit comet” poiché crea un intervallo di 22 secondi di quasi zero gravità effettuando rapide ascese e poi discese brusche.
Benefici della stampa 3D nello spazio
Con una stampante 3D funzionante in microgravità, il team di ricerca spera che possa essere utilizzata nelle missioni spaziali per creare attrezzature che altrimenti avrebbero dovuto essere caricate sul veicolo spaziale, occupando spazio prezioso e aggiungendo peso extra. L’attrezzatura aggiuntiva potrebbe portare a un volo non sicuro o danneggiarsi durante il decollo.
“Attualmente, tutto ciò che va in orbita terrestre è costruito sulla superficie e inviato nello spazio su razzi,” ha detto Bailet in un comunicato stampa. “Hanno masse e volumi strettamente limitati e possono distruggersi durante il lancio quando i vincoli meccanici vengono superati, distruggendo carichi costosi nel processo.”
“Se, invece, potessimo posizionare fabbricatori nello spazio per costruire strutture su richiesta, saremmo liberati da quei vincoli di carico. A sua volta, ciò potrebbe aprire la strada alla creazione di progetti molto più ambiziosi e meno intensivi in termini di risorse, con sistemi effettivamente ottimizzati per la loro missione e non per i vincoli dei lanci di razzi,” ha detto Bailet.
Un altro vantaggio della stampa 3D nello spazio è che è relativamente conveniente rispetto alla produzione dei materiali sulla Terra e al loro invio nello spazio.
“La produzione additiva, o stampa 3D, è in grado di produrre materiali straordinariamente complessi rapidamente e a basso costo. Mettere quella tecnologia nello spazio e stampare ciò di cui abbiamo bisogno per l’assemblaggio in orbita sarebbe fantastico,” ha detto Bailet in un comunicato stampa.
Le stampanti 3D potrebbero creare antenne di comunicazione e riflettori solari per assistere nella comunicazione a zero emissioni sulla Terra.
Il futuro della stampa nello spazio
Oltre a stampare materiali per assistere nelle missioni spaziali, Bailet spera che queste stampanti possano essere utilizzate per creare materiali e sostanze per le persone sulla Terra.
Secondo la NASA, cose come i cristalli crescono meglio in microgravità perché c’è meno convezione o trasferimento di calore durante il processo di crescita. I risultati sono di solito cristalli più grandi e più puri. Allo stesso modo, la microgravità rende più facile produrre certi farmaci nello spazio, poiché sono in una forma più potente e pura.
“I cristalli cresciuti nello spazio sono spesso più grandi e meglio ordinati di quelli fatti sulla Terra, quindi le fabbriche chimiche orbitali potrebbero produrre nuovi o migliorati farmaci da consegnare sulla superficie,” ha detto Bailet in un comunicato stampa.