Imprimindo peças de reposição em gravidade zero

Apr 30, 2023

Uma impressora 3D de metal estará a bordo quando a próxima tripulação for para a Estação Espacial Internacional, ISS. A longo prazo, a impressora será usada para fazer peças de reposição no espaço, mas também fornecerá novos conhecimentos importantes que podem levar a uma melhor utilização dos recursos da Terra.

De uma estação espacial centenas de quilômetros acima da superfície da Terra, há - como aponta o professor da DTU e especialista em instrumentos e tecnologia espacial John Leif Jørgensen - um longo caminho até a oficina se você precisar repentinamente de uma peça sobressalente que não tem em estoque. . Uma impressora 3D de metal pode ser a solução para esse desafio.

É exatamente por isso que o pessoal da missão Huginn, chefiada pelo astronauta dinamarquês Andreas Mogensen, testará uma impressora totalmente nova na ISS. A impressora foi desenvolvida para esta finalidade pelo fabricante europeu de aeronaves Airbus para a Agência Espacial Europeia, ESA. "Essa impressora pode produzir exatamente os bits de que você precisa lá em cima", diz John Leif Jørgensen.

A impressora está equipada com um bocal que jorra um fio de aço inoxidável. Um feixe de laser derrete o fio enquanto a impressora se move, criando o padrão selecionado e construindo o objeto para o qual a impressora foi configurada.

"Tecnicamente é apenas um pequeno fio de solda que você derrete no lugar com um feixe de laser. Mas permitirá produzir objetos complicados longe de uma sala de produção convencional", diz o professor.

A visita à ISS dará à Airbus informações importantes sobre quais mudanças podem ser necessárias para tornar a impressora pronta para fabricar peças de reposição no espaço em maior escala.

Como parte do projeto, os astronautas imprimirão cópias de uma estrutura de 5 cm de altura cuidadosamente projetada. Pesquisadores da DTU produziram modelos semelhantes na Terra. Quando a equipe de Huginn retornar, os pesquisadores farão medições precisas dos dois modelos impressos para determinar quais diferenças podem existir entre eles.

"Tudo o que é feito na Terra é afetado pela gravidade. Isso significa que os efeitos físicos podem diferir ao longo da gravidade. Um desses efeitos é que os objetos geralmente são aquecidos e resfriados de maneira diferente quando processados, criando tensão interna, o que, por sua vez, pode fazer com que os materiais se deformem. A ausência de gravidade na ISS irá minimizar tais tensões embutidas nas figuras impressas," explica John Leif Jørgensen.

Mapear as diferenças entre objetos impressos na Terra e no espaço ajudará os cientistas a encontrar melhores respostas para questões fundamentais sobre como os metais se comportam sob diferentes condições térmicas e mecânicas.

Essa visão mais profunda da física dos materiais pode, por exemplo, ser usada para reduzir a margem de segurança que os fabricantes de objetos de metal usam aqui na Terra - e, assim, reduzir o consumo de recursos, explica John Leif Jørgensen, "Por exemplo, peças para, por exemplo, aeronaves são construídos substancialmente mais fortes do que o necessário porque não sabemos exatamente como os materiais se comportam. Isso obviamente também se aplica a carros e bicicletas, etc. Prospectivamente, você seria capaz de melhorar a eficácia no uso de muitos dos componentes e materiais que usar na sociedade hoje se você puder reduzir responsavelmente a margem de segurança e chegar mais perto do limite."

Dois outros projetos DTU estarão envolvidos na missão Huginn, programada para agosto.

Um dos projetos testará a realidade virtual (VR) como ferramenta para estimular o bem-estar mental durante uma missão espacial. Um consórcio liderado pela DTU fornecerá um sistema de realidade virtual que pode transportar astronautas para lugares pacíficos – como um riacho em uma floresta – e, assim, melhorar o bem-estar mental dos astronautas em missões longas.

É um desafio desenvolver equipamentos que funcionem no espaço. Os sistemas de RV disponíveis fazem uso da gravidade para garantir que o universo apresentado ao usuário seja orientado corretamente e que seja exibido sem imagens "piscando" quando, por exemplo, os astronautas virarem a cabeça.

Consequentemente, será necessário muito trabalho para desenvolver um sistema que funcione tão bem em gravidade zero, evitando assim que os astronautas enjoem. No entanto, se funcionar como pretendido, abrirá as portas para uma aplicação mais ampla da RV no espaço para prática, treinamento e entretenimento.