3D-принтер смогут использовать даже в космосе для печати необходимых деталей

Чтобы исследование дальнего космоса стало реальностью, люди должны быть максимально самодостаточными. Поскольку заказывать материалы с Земли нецелесообразно, астронавтам придется самостоятельно изготавливать компоненты для оборудования с помощью аддитивного производства, более известного как 3D-печать. Об этом пишет  портал Techxplore

Но проблемы для независимого производства столь же велики, как и сам космос. Отсутствие гравитации, различия во времени и пространстве, а также радикальные изменения температуры могут затормозить процесс, что приведет к существенным потерям материала. Даже на твердой земной поверхности процесс 3D-печати отличается непостоянством, полным проб и ошибок, с которыми сталкиваются даже эксперты с многолетним опытом работы с этой технологией. Подобные проблемы только усугубляются в космической среде. Например, наиболее распространенной сейчас формой 3D-печати является сплавление в порошковом слое, при котором порошок наслаивается на подложку и склеивается, что требует гравитации, которой в невесомости, конечно, нет. 

Эти проблемы могут быть преодолены благодаря программному обеспечению для моделирования, созданному в лаборатории Дерека Уорнера, профессора гражданской и экологической инженерии в Инженерном колледже Корнеллского университета. Cornell Fracture Group, которую возглавляет Уорнер, специализируется на проведении научных и инженерных исследований для прогнозирования деформации конструкций. Обладая этим опытом, один из участников исследования, Терренс Моран, разработал программное обеспечение, которое позволяет моделировать процесс 3D-печати и определять качество результатов. Новое ПО уже успешно испытано на борту Международной космической станции (МКС). 

«Допустим, вы в космосе и вам нужна деталь, – рассказал Уорнер. – Если вы просто начертите деталь или загрузите файл на свой 3D-принтер и нажмете на «печать», это не сработает, просто потому что 3D-печать не на том уровне зрелости».

«Ранее это было невозможно с вычислительной точки зрения из-за расхождений во времени и пространстве и высоких температурных градиентов, – добавил Моран. – Поэтому мы разработали программное обеспечение с моделью, основанной на физике, сделали его портативным и загрузили на МКС. ПО было успешно запущено, и результаты оказались успешными».

Эксперимент, проведенный 1 января, стал частью демонстрации функциональности суперкомпьютера Spaceborne Computer – 2, который был запущен в космос в феврале 2021 года и установлен на космической станции. Суперкомпьютер с возможностями искусственного интеллекта позволяет обрабатывать огромные объемы данных в режиме реального времени, устраняя проблемы с длительными задержками и ожиданиями, связанные с передачей данных из космоса на Землю и обратно.

В течение последнего года астронавты проводили ряд экспериментов с интенсивным использованием данных на Spaceborne Computer – 2 от обработки медицинских изображений до процесса анализа последовательности молекул ДНК (секвенирования). Аддитивное 3D-производство стало первым кандидатом на  дальнейшие испытания, потому что оно, по словам докторанта Терренса Морана, «абсолютно важно для НАСА и их планов по исследованию дальнего космоса и полетов на Марс».

По сути, моделирование – это форма виртуальной печати, которая обещает сэкономить время, материал и в сочетании с Spaceborne Computer – 2 – цифровую полосу пропускания. Программное обеспечение принесет пользу не только инженерам дальнего космоса, но и пригодится в создании компонентов для промышленных и военных объектов на нашей планете.

Екатерина Дмитриева, НЭП. √ Фото: Depositphotos.com

Метки:


Читайте также