آیا چاپ سه‌بعدی در فضا ممکن است؟ آبرن و ناسا ساختارهای رسانا را در ریزگرانش تأیید کردند

چاپ سه‌بعدی در فضا دیگر داستان علمی-تخیلی نیست. پژوهشگران دانشگاه آبرن و مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا یک پلتفرم چاپ سه‌بعدی خشک ساخته‌اند که قادر است ساختارهای رسانای نقره و مس را در محیط ریزگرانش تولید کند. این پژوهش که در مجله npj Advanced Manufacturing منتشر شده، نشان می‌دهد که این روش بدون جوهر و مایع می‌تواند راه را برای تولید الکترونیک بر حسب تقاضا در مأموریت‌های آینده ماه و مریخ هموار کند.

فناوری نانوذرات خشک چگونه کار می‌کند؟

پلتفرم Dry-ANM (نانوساخت افزایشی خشک) که تیم تحقیق آن را توسعه داده، بر اساس اصلی متفاوت از روش‌های معمول چاپ سه‌بعدی کار می‌کند. این سامانه در حین چاپ نانوذرات فلزی تولید می‌کند، آن‌ها را روی یک سطح قرار می‌دهد و سپس با فرآیند تفت‌جوشی آن‌ها را به ساختارهای رسانا تبدیل می‌کند. از آنجا که از مواد مایع استفاده نمی‌کند، مشکلات کنترل قطره و کشش سطحی که در ریزگرانش پیش می‌آید را از بین می‌برد. هر ضلع دستگاه حدود 60 cm است و تولید ذرات، چاپ و تفت‌جوشی را در یک سامانه واحد ترکیب می‌کند — که با توجه به فضای محدود درون فضاپیماها یک مزیت مهم است.

آزمایش‌های پرواز سهمی با موفقیت تکمیل شد

این فناوری در طی دو روز پرواز سهمی در چارچوب یک کمپین با پشتیبانی ناسا آزمایش شد. در 50 جلسه جداگانه ریزگرانش که هر کدام حدود 25 ثانیه طول کشید، پژوهشگران با موفقیت ساختارهای رسانای نقره و مس را تولید کردند. در آزمایش‌هایی که شامل آنتن و دیگر الگوهای رسانا بود، مشاهده شد که ذرات فلزی در ریزگرانش رفتاری متفاوت از زمین دارند، اما تیم فرآیند را سازگار کرد و به تولید ساختارهای کارکردی ادامه داد. این نخستین شواهد تفصیلی درباره تولید ساختارهای رسانا در ریزگرانش با یک پلتفرم چاپ خشک را ارائه می‌دهد.

این برای مأموریت‌های فضایی چه معنایی دارد؟

جالب‌ترین جنبه این پژوهش، امکان ساخت قطعات الکترونیکی توسط خود فضانوردان در فضاست. این بدان معناست:

• قطعات یدکی بر حسب تقاضا: به جای انتظار برای رسیدن قطعه‌ای جدید از زمین برای تعمیر یک حسگر خراب یا تجهیزات ارتباطی، تولید فوری در محل.
• تجهیزات سفارشی: حسگرها و مدارهایی که فوری بر اساس نیاز مأموریت طراحی می‌شوند.
• کاهش وابستگی به ذخیره: یک سامانه تولید فشرده به جای حمل تن‌ها قطعه یدکی در مأموریت‌های طولانی‌مدت.

این فناوری به‌ویژه در مأموریت‌هایی که به ماه‌ها سفر نیاز دارند، مانند سفر به مریخ، حیاتی می‌شود؛ جایی که در صورت خرابی، تأمین مجدد از زمین ناممکن خواهد بود. تیم اشاره می‌کند که پیش‌تر با اکسید روی، اکسید ایندیوم قلع و مواد دی‌الکتریک نیز کار کرده است — که نشان می‌دهد این پلتفرم در آینده می‌تواند برای تولید سیستم‌های الکترونیکی پیچیده‌تر گسترش یابد.

هم‌راستایی با برنامه آرتمیس ناسا

زمان‌بندی این پژوهش قابل توجه است: مأموریت آرتمیس II ناسا امسال با موفقیت به دور ماه تکمیل شد و آرتمیس III برای سال 2027 برنامه‌ریزی شده است. هرچه بشر از زمین دورتر می‌شود، تعویض تجهیزات معیوب دشوارتر می‌شود. توانایی تولید فوری الکترونیک در فضا دیگر فقط یک راحتی نیست، بلکه به یک ضرورت برای پایداری مأموریت‌های فضای عمیق تبدیل شده است. در حالی که فناوری‌های تولید افزایشی پیشاپیش در مراحل بسیاری — از نمونه‌سازی تا تولید — در حوزه هوافضا استفاده می‌شوند، چنین نوآوری‌هایی مرزهای این فناوری را گسترده‌تر می‌کنند.

چنین پژوهش‌هایی نشان می‌دهند که چاپ سه‌بعدی نه تنها در تولید زمینی، بلکه در پایدار کردن حضور بشر در فضا نیز نقشی حیاتی خواهد داشت. اگر پروژه شما نیز به چنین رویکرد نوآورانه‌ای نیاز دارد، می‌توانید از طریق صفحه دریافت سریع قیمت با ما تماس بگیرید و برای نمونه‌های اولیه یا قطعات کارکردی که با فناوری FDM قابل تولید هستند قیمت بگیرید. برای درک بهتر جایگاهی که فناوری‌های چاپ سه‌بعدی به آن رسیده‌اند، می‌توانید به راهنمای تاریخچه چاپ سه‌بعدی ما نیز نگاهی بیندازید.