Braços robóticos gêmeos trabalham juntos como parte de um projeto para construir o que será o maior, o objeto mais complexo de todos os tempos impresso em titânio:uma versão de teste da 'bancada óptica' de 3 m de diâmetro no centro do observatório de raios-X Athena da ESA.

O primeiro braço robótico multieixo constrói cada nova camada de metal usando um laser para derreter o pó de titânio. O segundo braço robótico, então, elimina imediatamente quaisquer imperfeições usando uma ferramenta de fresagem resfriada criogenicamente. A própria bancada é colocada em uma mesa giratória de 3,4 m de diâmetro que se move lentamente.

"A ESA se associou ao Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Materiais e Vigas da Alemanha para esta atividade exploratória, "explica o engenheiro de materiais e processos da ESA, Johannes Gumpinger." O projeto final da bancada óptica de Athena ainda está para ser decidido, mas se for construído em titânio, então seu tamanho e complexidade são tais que não poderia ser construído de outra forma. "

Com lançamento previsto para 2031, A missão Athena da ESA irá sondar 10 a 100 vezes mais fundo no cosmos do que as missões de raios-X anteriores, para observar o mais quente, objetos celestes de alta energia.

A missão requer tecnologia de óptica de raios-X totalmente nova, com pilhas de 'módulos de espelho' organizados cuidadosamente para capturar e focalizar raios-X de alta energia.

A bancada óptica alinha e protege cerca de 750 módulos de espelho em uma estrutura complexa com muitos bolsos profundos que se estreitam até uma altura máxima de 30 cm. Sua forma geral precisa ser precisa em uma escala de algumas dezenas de micrômetros - ou milésimos de centímetro.

"A complexidade da bancada óptica exige que cada adição seja fresada imediatamente após a impressão, "comenta André Seidel, supervisionar o projeto no Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Materiais e Vigas. "Qualquer modificação subsequente pode causar contaminação, enfraquecendo o titânio de qualidade espacial.

"De forma similar, todo o processo foi projetado para minimizar qualquer risco de contaminação. O pó de titânio é varrido para o laser usando o gás nobre argônio, que também evita qualquer contaminação com o ar. E a ferramenta de fresagem é mantida fria usando dióxido de carbono líquido que evapora à medida que aquece, evitando qualquer deposição prejudicial na superfície de metal recém-colocada. "

Os sensores de precisão detectam imediatamente qualquer elemento fora da tolerância para fresamento ou reparo mais extenso - incluindo fresagem para reimpressão.

Segmentos menores foram fabricados até agora, com uma bancada óptica demonstradora de 1,5 m de diâmetro definida a seguir. Espera-se que a bancada de 3 m em escala real leve cerca de um ano para ser produzida.

"Será uma tarefa enorme, levando muito tempo e energia, "acrescenta Johannes." Mas se conseguirmos, será o maior objeto de titânio já impresso em 3-D - e o processo estará disponível para fabricar outras peças grandes, potencialmente em outros metais. "

O projeto está sendo apoiado através do Elemento de Desenvolvimento de Tecnologia da ESA como parte da iniciativa de Manufatura Avançada da Agência, aproveitando novos materiais e processos para o setor espacial.

No mês passado, mais de 150 especialistas de toda a Europa se reuniram no centro técnico da ESA na Holanda para compartilhar os últimos resultados dos projetos de Manufatura Avançada da ESA, cobrindo tópicos incluindo impressão 3-D e os materiais compostos mais recentes, bem como soldagem por fricção e agitação.