Bagaimana cara kerja printer 3D habitat Mars ini untuk NASA?

11

Artikel ArchDaily, AI SpaceFactory, Menangkan Mars-Habitat Challenge 3D-Printed NASA menunjukkan alat pencetakan 3D yang menggunakan bahan yang tidak biasa

serat basal diekstraksi dari batuan Marian (simulan) dan bioplastik berbasis tanaman terbarukan.

Foto di bawah ini menunjukkan bagian dari printer. Apakah printer ini hanya membiarkan bubur mengering, atau apakah campurannya mengatalisasi atau mengeras secara spontan? Saya juga bertanya-tanya apa (sepertinya) dua belas selang hitam di sekitar nozzle pusat.

AI SpaceFactory NASA Centennial Challenge

AI SpaceFactory NASA Centennial Challenge

AI SpaceFactory NASA Centennial Challenge

uh oh
sumber

Jawaban:

9

Mari kita mulai dengan tampilan dan nuansa desain umum: Printer ini berisi lengan robot dengan kepala alat, sangat mirip dengan robot pengelasan, dan mungkin dikendalikan dengan perangkat lunak CAM yang serupa.

robot pengelasanGambar oleh Robotics.org

Alat kepala

Bagian yang sangat menarik di sini adalah kepala alat. Jadi mari kita lihat dan coba merekayasa balik penggunaan beberapa bagian dengan bagaimana mereka ditempatkan dan apa yang bisa dilihat tentang mereka, bersama dengan informasi yang diberikan oleh OP.

Pipa hitam

Ada seikat 12 pipa hitam yang pergi dari badan utama ke kepala cetak, berakhir di sisi beberapa disk jarak. Bagi saya, ini terlihat mencurigakan seperti sistem untuk mengalirkan aliran udara, jadi kemungkinan besar semacam sistem pendingin. Ini selanjutnya didukung oleh kipas besar di dasar mesin, memompa udara ke pipa fleksibel.

Tank Perak

Gambar pertama menunjukkan tangki perak dengan label V7 (versi 7?) Atau VT (seperti di Virginia Tech) atau yang serupa di atasnya. Ini terhubung melalui selang abu-abu ke dasar printer. Pemasangannya di atas extruder mengisyaratkan, bahwa ini adalah hopper, kemungkinan besar menahan bahan cetak dalam bentuk pellet atau bubuk, dan bahwa itu dimasukkan melalui selang abu-abu. Dari informasi yang diberikan dalam pertanyaan, itu mungkin semacam PLA (disintesis dari tepung jagung) atau bioplastik lainnya menggunakan debu Mars sebagai bahan pengisi. Dari sini, bahan cetak jatuh ke kolom tengah ...

Kolom Tengah

... yang turun melalui jarak disk ke nozzle tebal, jadi itu harus menjadi extruder dan heater combo. Di atasnya, ada motor stepper besar dalam orientasi Z, yang mengisyaratkan bahwa di dalam tabung abu-abu matte adalah punjung, menekan pelet meleleh melewati elemen pemanas ke nozzle di bawah.

Bahan cetak dan informasi lebih lanjut

Gambar terakhir menunjukkan dengan bangga "Autodesk" di sisi printer. Autodesk memiliki artikel sendiri tentang pencetakan di luar angkasa mulai Agustus 2018, di mana Nathan Golino dari NASA yang dimiliki GMRO menyatakan ini:

Abrasi telah menjadi masalah dengan printer 3D yang kami gunakan. Ini sangat kasar pada sekrup umpan dan laras dan nozzle karena bahan diekstrusi melalui sistem.

Ini menegaskan tata rias umum yang mirip dengan alat ekstrusi gaya pelet.

Menggabungkan sejumlah kecil sampah plastik dengan batu hancur yang dikenal sebagai regolith dapat membentuk bahan konstruksi tambahan yang lebih kuat dari beton. (pada keterangan gambar)

Bahan yang telah kami gunakan dalam percobaan konstruksi aditif kami adalah regolith dicampur dengan polimer limbah. Anda bisa mendapatkan polimer dalam bentuk sampah astronot dan wadah pengiriman, atau Anda bisa mensintesis polimer. Anda dapat menggunakannya sebagai pengikat untuk regolith, dengan rasio polimer yang relatif rendah terhadap regolith, untuk membuat bahan konstruksi cukup mirip dengan semen Portland dalam kompresi dan 20 kali lebih kuat dalam kekuatan tarik.

"Limbah polimer" bisa berupa apa saja dari ABS ke PETG, dari ASA melalui PC ke PLA, tetapi tampaknya campuran plastik-ke-regolit ada di sisi regolit tinggi. Tampaknya ia berperilaku lebih seperti plastik daripada beton, pengerasan / pemadatan dari pasta cair ke beton keras saat dingin.

Sebagai berita gembira tambahan yang menarik: Golino juga menyatakan, bahwa mars-printer saat ini berada di level 2 hingga 3, di mana 0 adalah "konsep umum" dan 9 "siap untuk terbang", jadi dalam pengembangan awal.

Bacaan lebih lanjut ke latar belakang proyek - kompetisi desain pada tahun 2015 - mengisyaratkan, bahwa perangkat lunak untuk lengan bahkan mungkin Autodesk PowerMill.

Melihat kembali pertanyaan apakah itu V7 atau VT pada hopper printer, sebuah artikel dengan kubah yang sama dicetak dalam pertanyaan OP muncul: Virginia Tech telah menjadi bagian dari kru yang dibawa ke final kompetisi desain yang disebutkan sebelumnya dan telah bagian dari final. Mereka bekerja dengan tim AI Space Factory , yang menang. Dalam artikel terkait , OP printer menunjukkan kita dapat dilihat dari sudut yang berbeda dan dilucuti pipa pendingin dan dengan ekstruder yang lebih lama dan berbeda. Ini memberi tahu kita sedikit lebih banyak tentang distribusi kerja tim dan peserta:

Kapal format besar dicetak oleh AI SpaceFactory di Autodesk BUILD Space untuk tahap konstruksi kompetisi. Tooling ini dikembangkan bekerja sama dengan Virginia Tech dan Autodesk.

Perusahaan utama di belakangnya, AI SpaceFactory , menunjukkan versi yang berbeda - yang tanpa pipa pendingin - bergerak di video YouTube pada 10 April 2019 dan kinerja versi berpendingin udara selama putaran final kompetisi pada 3 Mei 2019 (peringatan, 10 jam pencetakan 3D yang berlimpah!) Pada jam 9:52:12 kita juga mulai belajar apa disk itu dalam gambar 1: Ini adalah endcap dari struktur yang sayangnya jatuh melalui lubang karena masalah navigasi.

Dalam video yang lebih pendek dan berkomentar berikut , kita melihat bahwa printer juga mengandung semacam gripper untuk menempatkan bingkai jendela dan skylight sama baiknya dengan uji bantalan beban yang dilakukan setelah pencetakan. Rupanya, bahan yang mereka gunakan direkayasa ke titik di mana ia dapat digunakan kembali setelah menyesalinya menjadi debu lagi.

Trish
sumber
Wow, terima kasih telah menyelidiki dan menyusun jawaban yang begitu menyeluruh dan menarik!
uhoh
1
Label "V7" sangat mirip dengan "VT" - vt.edu
Digital Trauma
1
@DigitalTrauma petunjuk Anda sebenarnya lebih banyak ditemukan tentang printer ini! TERIMA KASIH!
Trish