29 nov. 2014
3 minuten
In het International Space Station is voor het eerst een voorwerp geprint met een 3D printer, en daarmee is de eerste stap gezet voor productie in de ruimte ten behoeve van langdurige ruimte-expedities.
"Uiteindelijk willen wij een buitenaardse ‘machine shop’ realiseren, waar naar behoefte kan worden geproduceerd", zegt Niki Werkheiser, Nasa’s projectmanager voor de ISS 3D-printer. Zijn laboratorium is gevestigd in het Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, maar: "het space station is het enige lab waar we de technologie volledig in de ruimte kunnen testen".
Nasa-astronaut Barry ‘Butch’ Wilmore, commandant van Expedition 42 aan boord van het International Space Station, installeerde de printer op 17 november en maakte de eerste proefprint voor justering van de printer. Op basis van de printresultaten stuurde het ground control team commando’s voor het uitlijnen en vervolgens werd een tweede justeringstest uitgevoerd op 20 november. De proeven toonden aan dat de printer klaar was voor productietaken. Op 24 november stuurde ground control de data voor de eerste printopdracht: een afdekplaat voor de behuizing van de extruder van de printer zelf. Daarmee is gedemonstreerd dat de printer zijn eigen onderdelen kan maken.
De test
Op 25 november kon Wilmore ‘s ochtends het onderdeel uit de printer halen en inspecteren. Het zat steviger vast op de tray dan verwacht en dat zou kunnen betekenen dat de adhesie van de lagen onder microzwaartekracht anders is dan op aarde. Het team gaat dat bij volgende printopdrachten onderzoeken.
Wilmore installeerde een nieuwe print-tray en het team op aarde stuurde een commando om de uitlijning verder te verfijnen en printte daarna een derde justeringsvorm. Daarmee kunnen de data voor de volgende printopdracht worden gemaakt. Het team doet deze precieze afregelingen voor elke printopdracht en de resultaten van elke print dragen bij aan een beter begrip van de te gebruiken parameters voor 3D-printen in de ruimte.
Gedetailleerde analyse
Werkheiser: "Als we meer onderdelen printen kunnen we leren of sommige van de effecten die we zien worden veroorzaakt door het ontbreken van zwaartekracht of dat ze gewoon horen bij het normale fijnregelen van het 3D-printproces. Als de onderdelen terugkomen op aarde kunnen we een nog meer gedetailleerde analyse uitvoeren en ze vergelijken met onderdelen die op aarde zijn geprint."
Met de 3-D Printing in Zero-G Technology Demonstration in het space station wil men aantonen dat in de ruimte onderdelen en gereedschappen kunnen worden geproduceerd. In de afdekplaat van de printkop – het eerste in de ruimte vervaardigde onderdeel – zijnde namen gegraveerd van de organisaties die hebben meegewerkt aan dit demonstratieproject: Nasa en Made In Space Inc., het bedrijf dat samen met Nasa de printer ontwierp, bouwde en testte. Made In Space is gevestigd op de campus van Nasa’s Ames Research Center in Moffett Field, California.
Printer print printer
"We kozen ervoor om als eerste een onderdeel van de printer zelf te printen omdat we uiteindelijk 3D-printers willen gebruiken om reserveonderdelen te maken voor kritische hulpmiddelen in de ruimte. We moeten dus zeker ook vervangende onderdelen voor de printers kunnen maken", zegt Werkheiser. "Als een printer essentieel is voor ruimteonderzoeken moet hij ook zijn eigen onderdelen kunnen reproduceren, zodat hij ook tijdens langere reizen, bijvoorbeeld naar Mars of een asteroïde kan blijven werken. Uiteindelijk zal ooit een printer zelfs een nieuwe printer kunnen vervaardigen."
"De werking van de 3D printer voegt een nieuwe dimensie toe aan ruimtevaartontwikkeling", vindt Aaron Kemmer, CEO van Made In Space. "We hebben een machine gebouwd die ons voorziet van research data die nodig zijn om toekomstige 3D-printers voor het ISS te ontwikkelen. Dat is een revolutionaire verandering in de manier waarop we vervangingsonderdelen en gereedschappen bij de bemanning van het ruimtestation kunnen krijgen. Daardoor zijn ze minder afhankelijk van bevoorradingsvluchten."
In 2015 zullen de eerste in de ruimte geproduceerde objecten naar aarde worden gebracht voor nauwkeurige analyse en om ze te vergelijken met identieke voorwerpen die met de printer eerder dit jaar, voorafgaand aan de lancering zijn gemaakt in Nasa’s Marshall Center. Zo wil men onderzoeken of het printproces in de ruimte hetzelfde werkt als op aarde.
Video: Projectmanager Niki Werkheiser spreekt over de eerste proeven met de 3D-printer in het International Space Station.
Anderen lazen ook
