Špičkové polymery nahrazují kovové díly komunikačních satelitů

Projekt HighPEEK

Dvouletý projekt finských výzkumníků cílí na odlehčení kosmických lodí a satelitů, které by zároveň bylo snazší vyrábět. Možné to je díky 3D tisku dílů z polymerů vhodných do kosmického prostředí. Jako ideální nástroj pro takto náročný 3D tisk výzkumníci a dodavatelský tým Maker3D zvolili tiskárnu MiniFactory.

Pro přípravu výtisků z nejnáročnějších termoplastů, včetně vícemateriálových dílů, je nezbytné mít po ruce špičkovou 3D tiskovou technologii. Pro projekt HighPEEK, zahájený v září 2019 a finančně podporovaný Evropskou kosmickou agenturou (ESA), se jako ideální ukázala být 3D tiskárna MiniFactory Ultra.

Vynesení každého kilogramu na oběžnou dráhu stojí až 30 tisíc dolarů. I ty nejmenší úspory na hmotnosti satelitů a kosmických lodí se tak počítají. Projekt finských výzkumníků se pokouší dosáhnout rovnou 50% snížení hmotnosti vybraných dílů při urychlení jejich výroby. Protože jde o nahrazení původně kovových součástí, podmínky dokážou splnit jen ty nejlepší termoplasty s unikátními vlastnostmi. Aditivní výroba se zde ukazuje jako optimální – i z pohledu výsledné ceny.

Odolnost vytištěných dílů musí odpovídat extrémním podmínkám, kterým budou vystaveny. Nejen na oběžné dráze, ale také od přetížení (až 6 G) a vibrací při startu nosné rakety. Výtisky tak procházejí neúprosným testováním – na nejrůznější typy zátěže, ale také vůči elektromagnetickému záření (UV A, B i C).

Jako příklad dílů, kterým se výzkum věnuje, mohou posloužit pouzdra na elektroniku nebo nosné konstrukce a držáky (na přilehlých obrázcích). Aby výtisky splnily všechna očekávání, musejí být vytištěny z těch nejodolnějších materiálů, v kontrolovaném a neustále monitorovaném 3D tiskovém prostředí.

Původně hliníkový držák a o 59 % lehčí výtisk z materiálu PEEK CF (s výplní z karbonových vláken). Na satelitu bude přichycovat univerzální voštinové panely. Výtisk s gyroidní výplní je navržen jako částečně otevřený díl, což spolu s odolným materiálem vede k dramatickému odlehčení, aniž by jakkoli utrpěla nosnost

Sestava skříně výkonového relé satelitu Sentinel 1 pro mapování zemského povrchu patří do skupiny pouzder pro elektroniku. Vytištěna byla z ESD materiálu PEKK. I tady byl originál hliníkový. 3D tisk umožnil odlehčení návrhu mj. i díky lehké mřížce použité na části přepracovaného návrhu

Další ukázkou jsou pouzdra na experimentální čidla IRES-C (InfraRed Earth Sensor, Coarse), opět z karbonem plněného materiálu PEEK vytištěného na 3D tiskárně MiniFactory Ultra. Čidla pomáhají s nastavením polohy satelitů na oběžné dráze