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25 commenti

Come scaricare e stampare in 3D un attrezzo davvero spaziale

Avete una stampante 3D e un po' di tempo libero per Pasqua, ma non sapete cosa stampare? Potreste stampare un attrezzo che ha volato nello spazio: anzi, più precisamente un attrezzo che è stato creato nello spazio.

Si tratta di una chiave a cricchetto, come quella mostrata qui accanto: è il primo attrezzo al mondo a essere stato teletrasmesso dalla Terra verso la Stazione Spaziale Internazionale, dove è stato stampato.

A bordo della Stazione c'è infatti una stampante 3D, che ha già stampato degli oggetti di prova per capire come l'assenza di peso influenza la loro formazione; ma i file di stampa di questi oggetti erano già a bordo ed erano già stati provati a terra sulla medesima stampante che ora è nello spazio, mentre questa chiave è stata progettata dopo il lancio della stampante: anzi, è stata progettata, qualificata, collaudata e stampata nello spazio in meno di una settimana.

La stampa 3D è una risorsa importante per i viaggi spaziali, soprattutto quelli verso lo spazio profondo, perché permette di creare sul momento i pezzi che servono e che non possono essere spediti da Terra. Ma stampare nello spazio comporta sfide inedite: per esempio, la chiave a cricchetto deve essere completamente chiusa in modo da non avere parti mobili che possano fluttuare.

La chiave misura 11,4 cm per 3,3, è costituita da 104 strati di plastica ABS ed è stata stampata in quattro ore, ma non è stata usata a bordo: è stata riportata a terra per un esame dettagliato e per il confronto con un esemplare stampato sulla Terra. Potete comunque vederne una copia in azione in questo video. La NASA ha reso disponibile per lo scaricamento il suo file di stampa, per cui potete replicarla sulla vostra stampante 3D.


Fonti: 3Ders.org, NASA, MadeInSpace, TechRepublic.
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Commenti
Commenti (25)
Mi sa che la stampa in 3D sta diventando una cosa maledettamente seria. O forse lo e' gia' diventata...
Già fatto! 😁
Spettacolo, non oso immaginare le implicazioni future per realizzare direttamente a bordo strumenti o parti che possano servire all'occorrenza
Bhe, non mi ricorda neanche un po' il replicatore http://it.wikipedia.org/wiki/Replicatore_%28Star_Trek%29 di Star trek no no no :)

Forse non viaggeremo (noi che siamo sulla terra ne 2015) su una nave interstellare, forse non vedremo il ponte ologrammi (ma gli oculus un po' lo simulano..) però probabilmente vedremo gli oggetti apparire "dal nulla" nei nostri salotti.

E chi ci avrebbe mai sperato :)

Lunga vita e prosperità

interessante, quindi non posso spedire i pezzi, ma posso spedire il materiale per stampare i pezzi e la stampante per stamparli, impiegando così 10-100 volte il peso del pezzo.
Mah...
per esempio, la chiave a cricchetto deve essere completamente chiusa in modo da non avere parti mobili che possano fluttuare.

Non ho capito che intendi. Puoi chiarire please? Grazie. Sono curioso.
pgc,

lo dicono nella pagina linkata di MadeInSpace: "The parts and mechanisms of the ratchet had to be enclosed to prevent pieces from floating in the microgravity environment."
Aaaahhhh grazie, non avevo letto tutti i link.

Cioè se ho capito bene la stampante è in grado di stampare componenti incapsulate, in particolare il perno ruotante, con le tolleranze giuste, mentre di solito il perno viene montato dopo con un qualche meccanismo di ritenzione in sede. Non sapevo si potesse fare.
Mi ricorda la barzelletta sulla NASA, che ha speso 100 mila dollari per progettare una penna stilografica con un sistema a pressione interno che permettesse all'inchiostro di essere spinto verso la sfera anche in condizioni di mancanza di gravità nello spazione... ed i russi che hanno speso solo 1 dollaro per comprare delle matite da dare agli astronauti, visto che nello spazio per ora non c'è alcun bisogno di scrivere in modo indelebile con l'inchiostro.
^_^''
Suppongo che si intenda che la chiave, essendo dotata di parti mobili, è formata da più pezzi (almeno 3: impugnatura, parte rotante e blocco direzionale) e poteva essere quindi stampata in più parti da raccordare più gli elementi di raccordo stessi (e.g. piccole viti).
Essendosi posto il problema che le parti (soprattutto penso gli elementi di raccordo) avrebbero potuto andare dispersi durante il montaggio, si è invece deciso di creare il cricchetto già come insieme dei singoli pezzi incastrati (evitando così anche il bisogno di elementi di raccordo).
Magari ho scritto una panzana, eh; è solo una mia supposizione.
Pgc, in pratica la stampante 3D non fa altro che stampare "fogli" di materiale l'uno sull'altro. La costruzione a layer permette dunque di creare anche ingranaggi funzionanti. Almeno con le stampanti laser. Con quelle ad apporto di materiale o estrusione si può ancora fare, ma con tolleranze molto più grandi.
Pgc, in pratica la stampante 3D non fa altro che stampare "fogli" di materiale l'uno sull'altro. La costruzione a layer permette dunque di creare anche ingranaggi funzionanti. Almeno con le stampanti laser. Con quelle ad apporto di materiale o estrusione si può ancora fare, ma con tolleranze molto più grandi.
si, questo lo so, Stu. Ma ammetterai che non è banale fare un contatto meccanico con le tolleranze richieste in un unico processo. Dal rendering sembrerebbe infatti che la gap tra i due componenti sia piuttosto lasco. Mi chiedo come faccia a funzionare.
si, questo lo so, Stu. Ma ammetterai che non è banale fare un contatto meccanico con le tolleranze richieste in un unico processo. Dal rendering sembrerebbe infatti che la gap tra i due componenti sia piuttosto lasco. Mi chiedo come faccia a funzionare.
pgc,

se segui il link a NASA, dove c'è il modello, e imposti la visualizzazione wireframe, vedi com'è fatto internamente. Ti sarà subito chiaro come funziona. Geniale nella sua semplicità.
> per esempio, la chiave a cricchetto deve essere completamente chiusa in modo da non avere parti mobili che possano fluttuare.

La le "chiavi a cricchetto" fatte per essere usate sulla Terra (cioè tutte) hanno parti mobili che possono fluttuare, anzi cadere a terra?
> Geniale nella sua semplicità.

Penso che sia un (non) brevetto di L. da Vinci! ;-)

A parte gli scherzi, le chiavi a cricco sulla Terra possono avvitare e svitare un dato o una vite, questa pare funzionare solo in un verso.
@GG

In realtà no. La stampante 3D è sulla ISS per testare se e quali differenze ci sono nella stampa in microgravità rispetto alla Terra. Poi una volta su, non ci si deve più preoccupare di mandare pezzi di ricambio, ma solo il materiale di ricambio per la stampa, che pesa molto meno di una chiave a cricchetto "vera".
GG,

quindi non posso spedire i pezzi, ma posso spedire il materiale per stampare i pezzi e la stampante per stamparli, impiegando così 10-100 volte il peso del pezzo

Ma se non sai in anticipo quale pezzo ti servirà, come fai a spedirlo? Li spedisci tutti? Mandi su un'intera ISS di ricambi? :-)
@Paolo
"Ma se non sai in anticipo quale pezzo ti servirà, come fai a spedirlo? Li spedisci tutti? Mandi su un'intera ISS di ricambi? :-) "

Si standardizzano i pezzi di ricambio o gli strumenti (in questo modo sono fatti di metallo che è più resistente di un polimero e lo strumento non si spanna) e si mandano su una volta per tutti al posto della stampante 3D.
Anche perchè se si rompe la stampante 3D come ti stampi i pezzi di ricambio della stampante 3D?
^_^'''

Più che altro io vedrei bene l'uso della stampa 3D per creare droni satellite in polimero anzichè di metallo, in modo tale da costruirli direttamente in orbita, da dove oggi vengono solo lanciati.
Poi in versione utopica arriveranno anche a raccogliere spazzatura spaziale, tritarla e ristamparla in satelliti senza scendere sulla terra.
@Stupidocane:
> Poi una volta su, non ci si deve più preoccupare di mandare pezzi di ricambio, ma solo il materiale di ricambio per la stampa, che pesa molto meno di una chiave a cricchetto "vera".

Però una stampante 3D convenzionale produce solo pezzi in "plastica" (dico "plastica" per semplificare il concetto). Suppongo invece che molti pezzi a bordo siano metallici (lega di alluminio, titanio ecc.).
GG,

Si standardizzano i pezzi di ricambio

Hai idea di quanti pezzi differenti ci siano in una stazione spaziale? C'è un limite sotto il quale non puoi standardizzare. Guarda la tua automobile e conta quanti pezzi differenti contiene.

L'idea dei veicoli "stampati" in orbita è molto bella. In effetti si parla già da un po' di usare stampanti 3D per costruire ambienti sulla Luna formandoli con un impasto a base di regolite lunare.
Però una stampante 3D convenzionale produce solo pezzi in "plastica" (dico "plastica" per semplificare il concetto). Suppongo invece che molti pezzi a bordo siano metallici (lega di alluminio, titanio ecc.)..

No. Addirittura si possono cominciare ad usare leghe e metalli diversi nello stesso pezzo. Il campo della stampa in 3D sta evolvendo esponenzialmente. Ricordo che alcuni motori e componenti di motore di SpaceX sono costruiti con 3D printer, riducendo di molto i costi e i tempi. Stessa cosa per Boeing (motori aeronautici).

A quando la stampante in grado di duplicarsi automaticamente? :)

Paolo: se segui il link a NASA, dove c'è il modello, e imposti la visualizzazione wireframe, vedi com'è fatto internamente. Ti sarà subito chiaro come funziona. Geniale nella sua semplicità..

Si, grazie, avevo visto. Ma non immaginavo che fosse possibile realizzare una parte dentro l'altra senza una tolleranza talmente bassa da renderne il funzionamento impreciso. Invece da quello che vedo la gap tra la parte rotante, l'ancora e la parte esterna è talmente ridotta che nel funzionamento non si notano affatto margini.

Ci sono cioè dei pezzi che possono essere creati ESCLUSIVAMENTE attraverso 3D printing, come questa chiave o come questo meccanismo. Cioè qualcosa di nuovo e mai esistito nella storia dell'umanità è ora accessibile.

@pgc:
> No. Addirittura si possono cominciare ad usare leghe e metalli diversi nello stesso pezzo.

Si, ma si tratta di tutt'altro tipo di "stampante" rispetto a quella in esame. Vedrei bene un utilizzo del genere in una base permanente sulla Luna.

> Stessa cosa per Boeing (motori aeronautici).

Sono le turbine di Grillo! :-P
In effetti, il pezzo grezzo viene "stampato" con una lega metallica molto particolare (quindi non un processo di fusione) ma poi lavorato con CNC tradizionali.
@Paolo
Ma è impensabile che stampino qualsiasi pezzo dell'astronave, anche perchè richiede in primo luogo una fase di montaggio o smontaggio che potrebbe inficiare la tenuta stagna della cabina, in secondo luogo perchè richiede molti più materiali costruttivi.
Invece le connessioni possono essere standardizzate, a meno che non vi siano particolari limiti dimensionali.
Lo stesso per la stampa 3D con metallo, che oggi richiede notevoli quantità di energia basandosi su scarica elettrica che fonde la polvere di metallo. Da notare che il processo di stampa richiede che la polvere di metallo subisca la gravità, ovvero stia ancorata sul livello di stampa.

Quanto alla "stampa" di basi lunari o su marte, il precursore è stato l'Italiani Bini, che con la sua società (Bini system) ha lavorato anche per la NASA studiando involucri creati riempiendo con cemento/calcestruzzo "palloncini" con una data forma.
Ora si studiano sistemi ad ugello simili ad una stampa 3D per la realizzazione di pareti in C.A. oppure droni che raccolgono e poggiano mattoni sui muri, con costi per ora elevati.
Non ci fossero costi elevati sarebbe disoccupazione per manovali, con un notevole impatto sulla disoccupazione.