Использование материалов с других планет для 3D-печати — это важный шаг в развитии космического производства.

Об этом в интервью RT заявил доцент кафедры материаловедения цветных металлов НИТУ «МИСиС», руководитель лаборатории цифрового производства FabLab Владимир Кузнецов. Так учёный прокомментировал недавнее заявление Европейского космического агентства о планах по применению лунных металлов для 3D-печати.

Он отметил, что в космос уже отправляются детали, напечатанные на 3D-принтерах. Учёный также рассказал о видах 3D-биопечати и свойствах материалов, созданных с помощью аддитивных технологий. По его словам, важнейшей перспективой развития 3D-печати является её использование в персональном производстве.

— Недавно стало известно, что Европейское космическое агентство (ESA) планирует протестировать технологии 3D-печати, используя металлы с поверхности Луны. Что можно будет напечатать в космосе и какие материалы будут для этого использованы?

— Европейскому космическому агентству до Луны сейчас очень далеко. Важно понимать, что популярный сейчас термин «3D-печать» применяется зачастую слишком вольно. Прошлый громкий европейский проект, связанный с Луной и 3D-печатью, подразумевал строительство лунной базы с использованием реголита (поверхностный слой сыпучего лунного грунта. — RT). Проект с лунной базой предполагал применение элементов аддитивных технологий (технологии наращивания и синтеза объектов. — RT), но приклеенный к нему ярлык «3D-печать» совершенно не правомерен.

В то же время сама идея использования локальных материалов для производства на Луне, Марсе или Пандоре чего бы то ни было является единственно верной. 3D-печать, безусловно, сыграет в этих проектах важную, но не исключительную роль. Европейское космическое агентство подобными концептуальными проектами делает своего рода задел на будущее.

Если же говорить о 3D-печати в космосе сегодня, то самая распространённая и доступная технология — Fused Filament Fabrication (производство методом наплавления нитей. — RT) — вполне готова работать на космической станции и в условиях невесомости и может использоваться, например, для изготовления приспособлений и экспериментального оснащения на МКС. Проблема состоит в материале, который придётся доставлять с Земли. Вопрос в том, что эффективнее: доставить с Земли готовые детали или доставить принтер и расходные материалы в космос.

— Когда будут запущены 3D-технологии в космосе и чем использование 3D-принтеров на Луне будет отличаться от их применения на Земле?

— В космос сегодня уже отправляются ракеты с напечатанными на 3D-принтерах деталями. На Луне могут использоваться разные технологии 3D-печати, как адаптированные из земных, так и специально разработанные для новых миссий.

Для решения задач строительства внешних корпусов лунных баз, например, может быть использована технология избирательного спекания (процесс получения твёрдых и пористых материалов из мелких порошкообразных или пылевидных материалов при повышенных температурах и (или) высоком давлении. — RT), в которой материалом будет служить лунный грунт, а источником энергии — солнечный свет.

— Чем отличаются модели, напечатанные на 3D-принтерах, от деталей, изготовленных по традиционным технологиям?

— Есть множество технологий 3D-печати, и для них существуют различные материалы. Для этих технологий и материалов правильнее использовать разные референсы из мира традиционных технологий. В целом прочность напечатанных изделий, за редким исключением, заметно уступает прочности изделий из тех же или близких материалов, но полученных традиционными методами.

В самой распространённой технологии (Fused Filament Fabrication) одной из ключевых особенностей является сильно выраженная анизотропия свойств (характеристика физического тела, заключающаяся в том, что различные его свойства в разных направлениях проявляются количественно неодинаково. —RT).

Имеется в виду, что свойства изделия зависят от направления прилагаемых внешних сил относительно ориентации изделия при печати. Напечатанное изделие не монолитно, оно сформировано полимерными нитями, уложенными параллельными слоями. Вдоль слоёв свойства одни, поперёк — другие. Как правило, прочность поперёк слоёв составляет около 40% от прочности вдоль слоёв, но эту разницу можно значительно сократить или даже свести на нет.

Источник