IL PAVIMENTO LUNARE STAMPATO IN 3D DI WAAM POTREBBE SBLOCCARE LE “MISSIONI DI ESPLORAZIONE SOSTENIBILE”
L’azienda olandese MX3D di stampa 3D robotica in metallo ha costruito un nuovo “pavimento scheletrico” efficiente in termini di materiale per un prototipo di insediamento lunare dell’Agenzia spaziale europea (ESA). Combinando la delineazione dell’analisi della mappa delle sollecitazioni con la stampa 3D, l’azienda è stata in grado di costruire una struttura in acciaio ultraleggera con un design liscio simile a una ragnatela, con una massa ridotta di 395 chilogrammi.
Secondo l’ingegnere dell’ESA Advenit Makaya, il progetto ha mostrato l’efficienza e il potenziale di produzione lunare della tecnologia MX3D, che potrebbe essere utilizzata per costruire strutture basate sulla regolite in futuro. “Questo è un risultato notevole di MX3D, che evidenzia ulteriormente il potenziale di questa tecnica di produzione additiva per una gamma crescente di applicazioni spaziali”, ha affermato Makaya. “La flessibilità del design e la possibilità di combinare la struttura stampata con sistemi di monitoraggio integrati, meritano di essere studiati per applicazioni nelle strutture spaziali”.
“QUESTA TECNICA POTREBBE ESSERE CONSIDERATA ANCHE PER LA COSTRUZIONE DI INFRASTRUTTURE IN SITO DURANTE LE MISSIONI DI ESPLORAZIONE SOSTENIBILE, UTILIZZANDO LE MATERIE PRIME METALLICHE DERIVANTI DALLA REGOLITA DISPONIBILE LOCALMENTE.”
Il pavimento lunare stampato in 3D in metallo di MX3D. Il pavimento lunare stampato in 3D in acciaio inossidabile da 495 chilogrammi di MX3D.
Un design “scheletrico” stellare Costruito per un prototipo di habitat lunare ESA a quattro piani sviluppato dallo studio di architettura Skidmore, Owings e Merrill (SOM), il pavimento di MX3D è stato topologicamente ottimizzato per essere il più efficiente possibile nei materiali.
In pratica, ciò significa che la struttura è stata stampata in 3D utilizzando la tecnologia WAAM proprietaria dell’azienda in sei segmenti verticali, prima di essere saldata in una sottostruttura coesiva.
Sostenuto da tre colonne, il pavimento è caratterizzato da una serie di pannelli che formano una ‘maglia’ in grado di fungere da struttura portante senza bisogno di essere ‘tamponata’, mentre il suo disegno complessivo è a sbalzo verso il perimetro e il centro, permettendo a queste aree di essere stampato in 3D con uno spessore ridotto, ma non a scapito della coesione o dell’integrità. “Abbiamo esaminato i vincoli di produzione e utilizzato la nostra analisi per interpolare un modello web che seguisse i limiti angolari delle macchine da stampa 3D”, spiega Daniel Inocente, Senior Designer di SOM per il progetto. “Anche la sezione trasversale e lo spessore sono stati analizzati e differenziati per ridurre la massa complessiva, con uno spessore ridotto ai confini esterno/interno”.
Dopo circa 246 ore di costruzione, il pavimento in acciaio inossidabile 308LSi è stato terminato e, una volta assemblato, misura circa 4,5 metri di diametro.
“È stato un progetto perfetto per MX3D sfruttare la sua esperienza nella stampa di strutture metalliche ottimizzate per topologia”, ha concluso van der Velden. “Raggiungere un uso ottimale del materiale è un obiettivo aziendale di MX3D perché, proprio come quando si progettano applicazioni spaziali, ogni chilo ridotto in un design MX3D è una vittoria diretta per la fattibilità di un progetto”.
Utilizzando la delineazione dell’analisi della mappa delle sollecitazioni e l’ottimizzazione della topologia, i progettisti del pavimento sono stati in grado di renderlo significativamente più leggero rispetto a prima. L’esperienza costruttiva di MX3D Basato su Metal XL, un software che MX3D descrive come il “primo dedicato al WAAM robotico” e ai macchinari ABB montati su stampante, l’approccio dell’azienda consente la costruzione di un’architettura personalizzata su larga scala. Negli ultimi tempi, l’azienda ha anche iniziato a produrre i propri sistemi con la stampante 3D M1, che ha recentemente ottenuto un’iniezione di denaro di 2,25 milioni di euro per finanziare ulteriori attività di ricerca e sviluppo e rilascio. Dal lancio nel 2015, l’azienda ha costantemente ridimensionato l’applicazione delle sue tecnologie, dalla sua prima bici “Arc” stampata in 3D nel 2016, fino a un connettore a ponte in acciaio che si diceva avrebbe generato un significativo “interesse da parte delle società di costruzioni” nel 2019. Utilizzando il suo approccio unico WAAM, l’azienda ha anche iniziato a costruire ponti e ha presentato la sua prima struttura di 12 metri di lunghezza nel canale Oudezijds Achterburgwal di Amsterdam nel giugno 2021. In collaborazione con il CSIC, l’Imperial College di Londra e l’Alan Turing Institute, MX3D ha stato in grado di incorporare sensori nella build, consentendo la raccolta di dati per la creazione di un gemello digitale della struttura. All’epoca, van der Velden ha affermato che il ponte era “solo l’inizio” per le tecnologie dell’azienda e, dopo il successo del suo recente progetto aerospaziale, il capo dei materiali e dei processi dell’ESA Thomas Rohr, ha ora parlato dello spazio -il potenziale delle tecnologie a guida robotica di MX3D che avanzano.
