p A Estação Espacial Internacional tem sido continuamente o lar de astronautas por mais de dezenove anos. Os astronautas conduzem pesquisas científicas usando dezenas de instalações especiais a bordo da estação espacial, que também lhes dá um lugar para comer, dormir, relaxe e faça exercícios. Para tornar tudo isso possível, é necessário enviar mais de 7, 000 libras de peças sobressalentes para a estação anualmente. Outros 29, 000 libras de peças sobressalentes para voos espaciais são armazenadas a bordo da estação e outras 39, 000 no terreno, pronto para voar, se necessário. p Este sistema de apoio logístico funciona bem para uma espaçonave que orbita 250 milhas acima da Terra e prontamente acessível para missões de reabastecimento de carga. Não é prático para futuras missões à Lua e Marte, Contudo. Os astronautas nessas viagens longas precisam ser capazes de fazer suas próprias peças de reposição, ferramentas e materiais essencialmente sob demanda - tanto para necessidades rotineiras quanto para se adaptar rapidamente a necessidades imprevistas. A fabricação no espaço (ISM) usando tecnologia de impressão 3-D pode ser uma resposta.

p O projeto ISM no Marshall Space Flight Center (MSFC) da NASA e seus parceiros comerciais estão usando a estação espacial para testar várias tecnologias para fornecer essa capacidade. O grupo de modelagem baseada em física do NASA Ames Research Center fornece análise adicional e suporte de modelagem.

p O projeto enviou a primeira impressora 3-D para a estação espacial em 2014. Desenvolvido por Made in Space, esta impressora usava um processo de fabricação de filamento fundido (FFF), alimentar um fio contínuo de plástico através de uma extrusora aquecida e em uma bandeja camada por camada para criar um objeto tridimensional. A investigação 3-D Printing in Zero G produziu dezenas de peças, que os investigadores analisaram e compararam com os feitos no terreno. A análise revelou que a microgravidade não teve efeitos significativos de engenharia no processo, demonstrando que uma impressora 3-D funciona normalmente no espaço e abrindo caminho para novos sistemas de logística para missões de longa duração.

p "Nossa hipótese atual com base no trabalho até agora é que este processo de impressão 3-D em particular não é afetado de forma significativa pela microgravidade, "disse a co-investigadora Tracie Prater, engenheiro de materiais da MSFC. "Houve algumas diferenças nos conjuntos de espécimes de voo e solo, que são provavelmente atribuíveis à variabilidade inerente em construções subsequentes comuns com processos de manufatura aditiva. Como em qualquer processo, é importante ter um bom controle do processo. A ideia com a demonstração da tecnologia era mostrar que dá para fazer isso na microgravidade, e a única maneira de testar isso era operar ao longo do tempo na estação. "

p A Made in Space desenvolveu então a Instalação de Fabricação de Aditivos (AMF), que pode imprimir usando uma variedade de materiais, incluindo plásticos de engenharia. Uma segunda investigação, Valores de Design AMF-ABS, criou peças com esta impressora na estação espacial, novamente para comparação com aqueles feitos no solo. "Imprimimos várias amostras e estamos no processo de redação da análise, "Prater disse." Adotamos uma abordagem de teste diferente, observando o efeito da disposição do filamento nas propriedades e na consistência da peça. Um desafio é que realmente não existem padrões firmes para testar materiais impressos em 3D, mas várias organizações, incluindo NASA, estão trabalhando em procedimentos de teste. "

p Uma das primeiras peças impressas na estação espacial durante a Impressão 3D em Zero G, uma chave, demonstrou que era possível enviar remotamente um projeto do solo para um sistema de manufatura a mais de 320 quilômetros de altitude. Além de seus testes, o AMF imprimiu vários itens funcionais, incluindo uma parte da antena, um adaptador para segurar uma sonda em uma saída de ar no sistema de geração de oxigênio da estação, e uma parte para conectar duas ESFERAS, robôs voadores livres usados ​​para pesquisas na estação espacial.

p O uso de material reciclado como matéria-prima da impressora pode evitar que futuras missões de exploração de longa duração tenham que transportar um grande suprimento de material para impressão 3-D. A reciclagem também pode fazer uso de material que, de outra forma, representaria um incômodo ou um problema de descarte de lixo nessas missões. Como um passo em direção a essa capacidade, a investigação do ReFabricator demonstra a tecnologia desenvolvida pela Tethers Unlimited para reciclar resíduos de materiais plásticos, incluindo itens impressos anteriormente, em filamento de impressora 3D de alta qualidade. Ele começou a operar na estação espacial em fevereiro de 2019.

p "Essa é uma parte importante do programa, reaproveitando o material que você tem, em vez de enviar mais matéria-prima, "Prater disse.

p Recentemente, o Made in Space Recycler foi lançado na estação espacial para uma investigação sobre quais materiais são mais eficazes para reciclagem em filamentos de impressão 3-D e quais podem suportar múltiplos usos sem degradar. Esta investigação é financiada e conduzida pelo Laboratório Nacional da ISS.

p O Projeto ISM também está trabalhando no desenvolvimento de plásticos de maior resistência e processos de dimensionamento que usam metal para o tamanho e as limitações de energia da estação espacial. "Se você olhar para as peças que pode precisar para a fabricação sob demanda de peças sobressalentes em missões de exploração, muitos são de metal, então esse é o próximo grande empurrão, "Prater disse.

p Outro desafio é a inspeção em órbita de peças feitas no espaço, ela disse. "Se você vai usar uma peça, você precisa saber se ele atende aos requisitos para o uso pretendido. "

p Em última análise, ISM é fundamental para futuras missões de exploração, e testar esses sistemas de fabricação na estação espacial abre o caminho para permitir que essas missões sejam mais independentes da Terra. Com os muitos parceiros comerciais do projeto, também representa um aspecto importante das iniciativas de comercialização da órbita terrestre baixa da NASA. Sem falar que libera todo o espaço que antes era usado para armazenar peças de reposição.