Các nhà nghiên cứu xây dựng một máy in 3D được tối ưu hóa cho các ứng dụng không gian

Tiến sĩ Gilles Bailet và nhóm nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật James Watt, Đại học Glasgow đã nhận được bằng sáng chế cho một nguyên mẫu máy in 3D được thử nghiệm hoạt động trong điều kiện không trọng lực. Hệ thống này cũng được thiết kế để hoạt động trong chân không của không gian, cho phép sử dụng ngoài tàu vũ trụ và trạm không gian. Theo Đại học Glasgow, nhóm nghiên cứu đã thực hiện ba chuyến bay thử nghiệm, cho phép hơn 90 khoảng thời gian 22 giây không trọng lực để kiểm tra hoạt động của máy trong môi trường vi trọng lực.

Máy in 3D lần đầu tiên được sử dụng trong không gian vào năm 2014, cho phép các phi hành gia trên Trạm vũ trụ Quốc tế (ISS) in các bộ phận và công cụ bằng nhựa khi cần. Năm ngoái, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đã triển khai một máy in 3D kim loại và hiện đang thử nghiệm trên ISS để xem tác động của trọng lực vi mô đến việc in các bộ phận kim loại. Tuy nhiên, tất cả thiết bị này đều được thiết kế để sử dụng trong các module của ISS, nơi được giữ áp suất gần giống như trên Trái Đất.

Tiến sĩ Bailet cho biết: "Công nghệ sản xuất cộng thêm, hay in 3D, có thể tạo ra các vật liệu phức tạp một cách nhanh chóng và với chi phí thấp. Tuy nhiên, những gì hoạt động tốt trên Trái Đất thường không bền vững trong môi trường chân không của không gian. Đến nay, in 3D chưa bao giờ được thực hiện bên ngoài các mô-đun áp suất của Trạm Vũ trụ Quốc tế. Các sợi nhựa trong máy in 3D truyền thống thường bị gãy hoặc kẹt trong điều kiện vi trọng lực và chân không, đây là vấn đề cần được giải quyết trước khi công nghệ này có thể được sử dụng đáng tin cậy trong không gian."

Thay vì sử dụng sợi filament thông thường trong các máy in 3D trên Trái Đất, Dr. Bailet và nhóm của ông đã phát triển một loại vật liệu hạt có thể dễ dàng được đưa vào bể chứa của máy in 3D và vào vòi phun nhanh hơn so với các vật liệu khác. Việc sử dụng loại vật liệu này cũng giúp ngăn ngừa tình trạng đứt sợi hoặc kẹt máy, cho phép máy hoạt động đáng tin cậy hơn và cần ít giám sát hơn. Ngoài việc sản xuất công cụ và linh kiện spacecraft trong quỹ đạo, nhóm còn dự định in ấn các đối tượng khác có thể mang lại những tiến bộ đột phá trên mặt đất.

Điều này bao gồm các gương phản xạ không gian, có khả năng thu thập năng lượng mặt trời trong quỹ đạo và phản chiếu xuống trạm mặt đất, cho phép tạo ra nhà máy điện mặt trời hoạt động 24 giờ. Tiến sĩ Bailet cũng đề cập đến việc sử dụng công nghệ này để sản xuất các sản phẩm dược phẩm hiệu quả hơn so với hiện tại. "Các tinh thể được phát triển trong không gian thường lớn hơn và có trật tự hơn so với tinh thể được tạo ra trên Trái Đất, vì vậy các nhà máy hóa học trên quỹ đạo có thể sản xuất thuốc mới hoặc cải tiến để gửi trở lại bề mặt," Tiến sĩ cho biết.

Bailet đề xuất rằng insulin sản xuất trong không gian có thể hiệu quả gấp chín lần, giúp người tiểu đường chỉ cần tiêm mỗi ba ngày thay vì ba lần mỗi ngày như hiện nay. Nếu được chứng minh hiệu quả, máy in 3D này có thể cho phép các phi hành gia in ra các vật thể lớn hơn bên ngoài Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), cách mạng hóa du hành không gian bằng cách in các vật thể dễ vỡ và cồng kềnh ngay trong không gian thay vì phải vận chuyển chúng lên từ mặt đất.

Nếu chúng ta quay trở lại mặt trăng, công nghệ này sẽ giúp đơn giản hóa sản xuất trên mặt trăng, và có thể sớm chúng ta sẽ phóng tên lửa hướng tới sao Hỏa từ vệ tinh tự nhiên của chúng ta.

Nguồn: www.tomshardware.com/3d-printing/researchers-build-a-3d-printer-optimized-for-space-applications-designed-to-work-in-a-vacuum-the-printer-could-be-used-to-rapidly-prototype-components-while-in-space