Stampa 3D: sistema innovativo la fa arrivare nello spazio

L’esplorazione spaziale ha sempre rappresentato una delle frontiere più affascinanti e impegnative della scienza e della tecnologia, con l’obiettivo di estendere la presenza umana oltre la Terra, gli ingegneri e i ricercatori stanno continuamente sviluppando nuove tecnologie per affrontare le sfide uniche dello spazio.

Una delle innovazioni più promettenti in questo campo è la stampa 3D, una tecnologia che ha il potenziale di rivoluzionare il modo in cui costruiamo e manteniamo le strutture spaziali.

NASA Tests 3D Printer That Uses Moon Dust to Print in Space | Digital Trends

Recentemente, un team di ricercatori dell’Università della California, Berkeley, ha compiuto un passo significativo in questa direzione inviando una stampante 3D nello spazio. Questo progetto, guidato dallo studente di dottorato Taylor Waddell, ha visto la tecnologia di stampa 3D essere testata in condizioni di microgravità a bordo della missione Virgin Galactic 07.

La stampante, denominata SpaceCAL, ha dimostrato la sua capacità di operare efficacemente nello spazio, aprendo nuove possibilità per la produzione di parti e strumenti direttamente in orbita.

La stampa 3D, nota anche come produzione additiva, è una tecnologia che consente di creare oggetti tridimensionali strato dopo strato, utilizzando materiali come plastica, metallo e resine, questa tecnologia è stata brevettata per la prima volta negli anni ’80 e da allora ha subito notevoli evoluzioni.

Una delle innovazioni più recenti della stampa 3D è la Litografia Assiale Computata (CAL), sviluppata da un team di ricercatori della UC Berkeley e del Lawrence Livermore National Laboratory nel 2017. Questa tecnologia utilizza la luce per modellare oggetti solidi a partire da un liquido viscoso, aumentando significativamente la velocità e la precisione della stampa 3D.

SpaceCAL ed il prezioso impatto sulla stampa 3D

La missione SpaceCAL ha rappresentato un banco di prova cruciale per questa tecnologia, durante il volo suborbitale la stampante ha autonomamente stampato e post-processato quattro parti di test, dimostrando la sua capacità di operare in condizioni di microgravità. Questo successo non solo valida la prontezza della tecnologia per l’uso nello spazio, ma apre anche la strada a una serie di applicazioni future, dalla produzione di parti di ricambio per le navicelle spaziali alla creazione di strumenti medici per gli astronauti.

La Litografia Assiale Computata (CAL) rappresenta una delle innovazioni più significative nel campo della stampa 3D, come abbiamo accennato, è stata sviluppata ben 7 anni fa e per funzionare questa tecnologia utilizza la luce per modellare oggetti solidi a partire da un liquido viscoso. Questo metodo non solo aumenta la velocità di produzione, ma consente anche di creare geometrie complesse che sarebbero difficili o impossibili da realizzare con le tecniche di stampa 3D tradizionali.

La tecnologia CAL si basa su un principio relativamente semplice ma estremamente efficace: la proiezione di immagini di luce su un materiale fotosensibile, dove questo materiale, solitamente un polimero liquido, si solidifica quando esposto alla luce. La CAL utilizza una serie di immagini proiettate da diverse angolazioni per costruire l’oggetto strato dopo strato, con una precisione e una velocità senza precedenti.

What Are the Applications for 3D Printing in Space? - 3Dnatives

Uno degli aspetti più innovativi della CAL è la sua capacità di creare oggetti in pochi secondi, mentre le tecniche di stampa 3D tradizionali possono richiedere ore o addirittura giorni per completare un singolo oggetto, la CAL può produrre parti in appena 20 secondi. Questo rende la tecnologia particolarmente adatta per applicazioni in cui la velocità è essenziale, come la produzione di parti di ricambio in situazioni di emergenza nello spazio.

La capacità di stampare rapidamente parti e strumenti direttamente nello spazio offre numerosi vantaggi, in primo luogo, elimina la necessità di trasportare grandi quantità di pezzi di ricambio, riducendo il peso e il costo delle missioni spaziali, per di più consente agli astronauti di rispondere rapidamente a problemi imprevisti, come la rottura di componenti critici, senza dover attendere rifornimenti dalla Terra.

Un altro vantaggio significativo è la possibilità di personalizzare gli strumenti e le parti in base alle esigenze specifiche della missione, ad esempio, gli astronauti potrebbero stampare strumenti medici su misura, come lenti a contatto o corone dentali, direttamente nello spazio, migliorando la loro capacità di affrontare problemi di salute durante missioni di lunga durata.

Nonostante i numerosi vantaggi, l’implementazione della tecnologia CAL nello spazio presenta anche alcune sfide, una delle principali è la necessità di garantire che la stampante funzioni correttamente in condizioni di microgravità. La missione SpaceCAL ha dimostrato che la tecnologia può operare efficacemente in queste condizioni, ma ulteriori test e miglioramenti saranno necessari per ottimizzare le prestazioni e l’affidabilità della stampante.

Inoltre, sarà importante sviluppare materiali di stampa che siano adatti per l’uso nello spazio, attualmente la CAL utilizza un polimero liquido chiamato PEGDA, ma potrebbero essere necessari altri materiali per applicazioni specifiche. La ricerca futura si concentrerà probabilmente sulla sperimentazione di nuovi materiali e sulla messa a punto dei processi di stampa per garantire la massima qualità e durata delle parti prodotte.

3D Printing Space-Time

In conclusione, la tecnologia CAL rappresenta una svolta significativa nel campo della stampa 3D e offre enormi potenzialità per l’esplorazione spaziale, e la missione ha dimostrato che questa tecnologia può operare efficacemente in condizioni di microgravità, aprendo la strada a una serie di applicazioni future che potrebbero rivoluzionare il modo in cui costruiamo e manteniamo le strutture spaziali.

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