30 Ocak’ta başlatılan Cygnus NG-20 ikmal misyonu kapsamında ISS’ye 3 boyutlu metal baskı yazıcısı gönderildi.
Avrupa Uzay Ajansı (ESA) teknik direktörü Rob Postema, metal parçaları basan bu 3 boyutlu yazıcının dünyada uzayda baskı yapan ilk yazıcı olduğunu açıklıyor. ISS şimdiye kadar polimer bazlı 3D yazıcıları kullanıyordu ancak plastik malzemeden yapılmış nesneler basıyordu. 3D metal baskı işlemi, yüksek sıcaklıklar ve metalin lazer kullanılarak eritilmesi nedeniyle karmaşık hale gelir. Ayrıca mürettebatın ve istasyonun güvenliğinin güvenilir bir şekilde sağlanması gerekiyor ve ISS’nin bakım yetenekleri sınırlıdır. Bununla birlikte, eğer başarılı olursa, bu tür bir teknoloji, daha güçlü metal nesnelerin yaratılmasına olanak tanıyacak ve uzay 3D baskısının potansiyelini önemli ölçüde artıracaktır.
ISS’ye vardıktan sonra ESA astronotu Andreas Mogensen, yaklaşık 180 kg ağırlığındaki 3D yazıcıyı hazırlayacak ve ESA’nın Columbus modülündeki Mark II Avrupa geri çekilebilir rafına yerleştirecek. Baskı, bir astronotun gözetimi olmadan Dünya’dan gerçekleştirilecek.
Metal 3D yazıcıda, iyi korozyon direnci nedeniyle tıbbi teknolojide ve su arıtımında yaygın olarak kullanılan paslanmaz çelik kullanılacak. Paslanmaz çelik bir tel baskı alanına beslenir ve ardından geleneksel bir lazer işaretleyiciden milyon kat daha güçlü olan güçlü bir lazerle ısıtılır. Telin eriyik banyosuna batırılmasıyla telin ucu eritilir ve baskıya metal eklenir.
Eriyik havuzu çok küçüktür, yaklaşık bir milimetre çapındadır ve sıvı metalin yüzey gerilimi onu sıfır yerçekiminde yerinde tutar. Bununla birlikte, paslanmaz çeliğin erime noktası yaklaşık 1400°C’dir, bu nedenle yazıcı, aşırı ısının veya dumanın uzay istasyonunun iç kısmına girmesini önlemek için kapalı bir muhafaza içinde çalışır. Sıcak paslanmaz çelik oksijene maruz kaldığında oksitleneceğinden, yazdırma başlamadan önce yazıcının dahili oksijen atmosferi nitrojenle değiştirilecektir.
Metal 3D yazıcının performansını test etmek için dört şekil seçildi. Bu şekiller, uzaydaki baskı kalitesini karşılaştırmak için Dünya’da oluşturulan referans baskılarla karşılaştırılacak. Dört baskının her biri bir gazoz kutusundan daha küçük ve 250 gramdan daha hafif. Her baskının oluşturulması iki ila dört hafta sürer. Ancak yazıcının soğutucuları ve motorunun ürettiği gürültü nedeniyle yazdırma süresi günde dört saatle sınırlıdır.
Her form yazdırıldıktan sonra Astronot Andreas onu yazıcıdan çıkaracak ve Dünya’ya güvenli bir şekilde gönderilmek üzere paketleyecek. Burada, uzay ve karasal ortamlar arasındaki baskı kalitesi ve performans farklılıklarını belirlemek için kalıplar analiz edilecek.
Standartlardan biri ve 0xg kodlu parmak izi, Köln’deki Avrupa Astronot Merkezi’ne gönderilecek. Diğer iki baskı ise Malzeme ve Elektrikli Bileşenler Laboratuvarı uzmanlarının onları beklediği Avrupa Uzay Araştırma ve Teknoloji Merkezi’ne teslim edilecek. Basılı parçaların makro ve mikro analizlerini yapmak zorunda kalacaklar. Nihai baskı, termal özelliklerinin inceleneceği Danimarka Teknik Üniversitesi’ne gönderilecek.
Döngüsel bir uzay ekonomisi geliştirmek ve yörüngedeki malzemeleri yeniden kullanmak, gelecekteki uzay araştırmalarının hedeflerinden biridir. 3D yazıcı kullanmak, eski uyduların parçalarından yeni araçlar veya yapılar oluşturmayı mümkün kılacak. Bu, rokete alet göndermeyle ilgili zamandan ve kaynaklardan tasarruf sağlayacak ve astronotların, Ay ve Mars’ı keşfetmenin anahtarı olan gerekli parçaları yörüngede basmasına olanak tanıyacak.