Comment fonctionne cette imprimante 3D pour habitat martien conçue pour la NASA?


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L'article d'ArchDaily AI SpaceFactory remporte le Défi Mars Habitat imprimé par la NASA en 3D montre un appareil d'impression 3D fonctionnel utilisant un matériau inhabituel contenant

fibre de basalte extraite de la roche mariale (simulant) et de bioplastique d'origine végétale renouvelable.

La photo ci-dessous montre une partie de l'imprimante. Cette imprimante laisse-t-elle simplement sécher une suspension ou le mélange catalyse-t-il ou durcit-il spontanément? Je me demande également à quoi ressemblent les douze tuyaux noirs autour de la buse centrale.

AI SpaceFactory NASA Centennial Challenge

AI SpaceFactory NASA Centennial Challenge

AI SpaceFactory NASA Centennial Challenge

Réponses:


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Commençons par l'aspect général de la conception: cette imprimante contient un bras robotisé avec une tête d'outil, assez similaire à un robot de soudage, et est probablement contrôlée avec un logiciel CAM similaire.

un robot de soudagePhoto de Robotics.org

Tête d'outil

La partie vraiment intéressante ici est la tête de l'outil. Alors regardons-le et essayons de rétroconcevoir l'utilisation de certaines pièces par la façon dont elles sont placées et ce que l'on peut voir à leur sujet, ainsi que les informations fournies par OP.

Pipes noires

Il y a un faisceau de 12 tuyaux noirs qui vont du corps principal à la tête d'impression, se terminant sur le côté d'un disque à distance. Pour moi, ceux-ci ressemblent étrangement à un système pour fournir un flux d'air, donc très probablement une sorte de système de refroidissement. Ceci est encore soutenu par les énormes ventilateurs à la base de la machine, pompant de l'air dans le tuyau flexible.

Silver Tank

La première photo montre un réservoir d'argent avec l'étiquette V7 (version 7?) Ou VT (comme dans Virginia Tech) ou quelque chose de similaire. Celui-ci est connecté via un tuyau gris à la base de l'imprimante. Le montage de celui-ci sur l'extrudeuse indique qu'il s'agit d'une trémie contenant probablement le matériau d'impression sous forme de granulés ou de poudre et qu'il est alimenté via le tuyau gris. D'après les informations fournies dans la question, il pourrait s'agir d'une sorte de PLA (synthétisé à partir d'amidon de maïs) ou d'un autre bioplastique utilisant la poussière martienne comme matériau de remplissage. De là, le matériel imprimé tombe dans la colonne centrale ...

Colonne centrale

... qui descend à travers le disque de distance dans la buse épaisse, donc ce doit être le combo extrudeuse et chauffage. À son sommet, il y a un grand moteur pas à pas en orientation Z, ce qui laisse entendre que l'intérieur du tube gris mat est une tonnelle, appuyant sur les pastilles de fusion devant un élément chauffant dans la buse ci-dessous.

Documents imprimés et informations supplémentaires

La dernière photo montre fièrement "Autodesk" sur le côté de l'imprimante. Autodesk a publié son propre article sur l' impression dans l'espace à partir d'août 2018, où Nathan Golino du GMRO appartenant à la NASA déclare ceci:

L'abrasion a été un problème avec l'imprimante 3D que nous utilisons. Il est très rugueux sur la vis d'alimentation et le canon et la buse car le matériau est extrudé à travers le système.

Cela confirme le maquillage général semblable à une extrudeuse à granulés.

La combinaison d'une petite quantité de déchets plastiques avec de la roche concassée connue sous le nom de régolithe peut former un matériau de construction additif plus résistant que le béton. (sur une légende d'image)

Le matériau que nous avons utilisé dans nos expériences de construction additive est du régolithe mélangé à des déchets de polymères. Vous pouvez obtenir des polymères sous forme de déchets d'astronautes et de conteneurs d'expédition, ou vous pouvez synthétiser des polymères. Vous pouvez l'utiliser comme liant pour le régolithe, avec un rapport relativement faible de polymère au régolithe, pour rendre un matériau de construction assez similaire au ciment Portland en compression et 20 fois plus résistant en traction.

Le "polymère usé" pourrait être n'importe quoi de l'ABS au PETG, de l'ASA au PC en PLA, mais il semble que le mélange plastique-régolithe soit du côté du régolithe élevé. Il semble qu'il se comporte plus comme un plastique que du béton, durcissant / se solidifiant d'une pâte fondue à son béton dur lorsqu'il refroidit.

Un petit plus intéressant: Golino déclare également que les mars-printers sont actuellement au niveau 2 à 3, où 0 est "concept général" et 9 "prêt à voler", donc au début du développement.

Une lecture plus approfondie de l'arrière-plan du projet - un concours de conception en 2015 - a laissé entendre que le logiciel pour le bras pourrait même être Autodesk PowerMill.

En repensant à la question de savoir s'il s'agit de V7 ou de VT sur la trémie de l'imprimante, un article avec le même dôme imprimé dans la question d'OP est apparu: Virginia Tech avait fait partie des équipes qui ont été emmenées en finale du concours de design susmentionné et a été partie de la finale. Ils ont travaillé avec l'équipe AI Space Factory , qui est sortie gagnante. Dans un article connexe , l'imprimante OP a montré que nous pouvons être vus sous un angle différent et dépouillé des tuyaux de refroidissement et avec une extrudeuse différente et plus longue. Il nous en dit un peu plus sur la répartition du travail des équipes et des participants:

Navire grand format imprimé par AI SpaceFactory dans l'espace Autodesk BUILD pour la phase de construction du concours. L'outillage a été développé en collaboration avec Virginia Tech et Autodesk.

La principale entreprise derrière elle, AI SpaceFactory , a montré une version différente - celle sans tuyaux de refroidissement - en mouvement sur une vidéo YouTube le 10 avril 2019 et les performances de la version refroidie par air lors de la finale de la compétition le 3 mai 2019 (avertissement, 10 heures d'impression 3D à gogo!) À 9 h 52 min 12 s, nous commençons également à apprendre ce que ce disque est dans l'image 1: c'est l'extrémité de la structure qui est malheureusement tombée à travers le trou en raison de problèmes de navigation.

Dans la vidéo suivante, plus courte et commentée , nous voyons que l'imprimante contient également une sorte de pince pour placer les cadres de fenêtre et la lucarne ainsi que le test de charge effectué après l'impression. Apparemment, le matériau utilisé est conçu à un point tel qu'il peut être réutilisé après l'avoir à nouveau broyé en poussière.


Wow, merci d'avoir enquêté et d'avoir préparé une réponse aussi complète et intéressante!
uhoh

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Ce label "V7" me ressemble beaucoup "VT" - vt.edu
Digital Trauma

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@DigitalTrauma votre indice a en fait découvert encore plus sur cette imprimante! MERCI!
Trish
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