Aby Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS), największy obiekt stworzony przez człowieka na niskiej orbicie okołoziemskiej, działała poprawnie co jakiś czas niezbędne są wymiany, bądź naprawy niektórych części na zewnątrz stacji. Do tej pory wykonano ponad 200 spacerów kosmicznych w tym celu, co daje ponad 1250 godzin spędzonych w środowisku, które trudno nazwać przyjaznym dla człowieka.
Astronauci, aby móc naprawić wszelkie usterki szybko i sprawnie potrzebują stabilnych i solidnych narzędzi. Ich projektowaniem zajmują się inżynierowie z NASA Johnson Space Center w Houston, a do wykonywania m.in. funkcjonalnych prototypów wykorzystują dobrze nam znane drukareki 3D – Zortrax M200 i M300.
NASA produkuje i dostarcza narzędzia przeznaczone na stację kosmiczną „z góry”, tzn. takie które prawdopodobnie przydadzą się do rozwiązania przewidzianych problemów i naprawienia awarii, które mogą wystąpić w przestrzeni kosmicznej. Jednocześnie znane są warunki w jakich wykonywane będą prace i wymagania techniczne, które muszą spełnić narzędzia. Oprócz tego, agencja zapewnia narzędzia do nieprzewidzianych napraw, które potrafią być prawdziwym wyzwaniem, gdyż muszą być wykonane w możliwie najkrótszym czasie. Dzięki technikom addytywnym NASA może dużo szybciej projektować i produkować niezbędne przyrządy.
Głównym wyzwaniem z jakim musi zmierzyć się zespół projektujący nowe narzędzia jest upewnienie się, że astronauta będzie mógł wygodnie używać przyrządu mając na sobie skafander kosmiczny (największy problem stanowią rękawice, w których posługiwanie się narzędziami wykonanymi z myślą o gołych dłoniach jest niewykonalne). Ponadto narzędzia muszą być intuicyjne i odporne na surowe warunki występujące w przestrzeni kosmicznej.
Zazwyczaj, proces zaczyna się od informacji od astronauty jakie narzędzie jest potrzebne. Zespół szybko ustala wymagania dotyczące projektowanej części i wykonuje model CAD. Druk 3D umożliwia inżynierom natychmiastowe drukowanie i testowanie prototypów, które w przyszłości mogą być jeszcze ulepszone. Kiedy końcowy projekt jest wybrany, zespół upewnia się, że narzędzie spełnia wszystkie wymagania i będzie prawidłowo działało w kosmosie.
Przykładem narzędzia wydrukowanego dla MSK jest obudowa EVA GoPro, która pozwala astronautom trzymać kamerę wysokiej rozdzielczości podczas spacerów w przestrzeni kosmicznej.
Wśród głównych materiałów wykorzystywanych do druku 3D prototypów i narzędzi wykorzystywanych w kosmosie znajdują się Z-ABS, Z-HIPS i Z-ULTRAT.
Przed wykorzystywaniem technologii addytywnych do produkcji prototypów, NASA używała detali frezowanych z metalu. Procedura zajmowała przez to często więcej czasu i nie pozwalała na wystarczająco szybkie zakończenie fazy testów. Dzięki drukowi przestrzennemu pełen proces prototypownia może mieścić się w przedziale od trzech tygodni do trzech lat, w zależności zarówno od złożoności projektu jak i pilności danej potrzeby.
NASA wykorzystuje drukarki Zortrax M200 (od 2015 roku) oraz M300, która stała się częścią laboratorium szybkiego prototypowania w zeszłym roku. Do tej pory drukarki drukowały 3D łącznie ponad 3000 godzin, pracując w szczytowej fazie projektu prawie codziennie przez wiele miesięcy.
Źródło: zortrax.com, all3dp.com
