НАСА разрабатывает технологию изготовления любых предметов прямо на борту космических кораблей

Поломка на орбитальной станции, а тем более межпланетном космическом аппарате в большинстве случаев не поддаётся исправлению. Буквально на днях это продемонстрировал космотелескоп «Кеплер», а инциденты такого рода на пилотируемых кораблях могут иметь и вовсе трагические последствия.

Чтобы решить этот вопрос, НАСА разрабатывает технологию, сочетающую черты 3D-принтера и электросварки. По словам представителей ведомства, она позволит изготавливать объекты любой формы (на замену вышедшим из строя) прямо на борту КА.

Хотя 3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием множества материалов, в её основе всегда один и тот же принцип послойного создания твёрдого объекта. И если сейчас это в основном мало- и микросерийное производство — в силу того что традиционные производственные методы слишком сложны и громоздки для столь малых серий, в то время как 3D-принтер без переоснащения способен изготовить самые разные предметы, — то в будущем модной технологии пророчат успех и в массовом производстве. За счёт чего? — За счёт экономичного использования расходных материалов и отсутствия отходов, а также ненужности дополнительной мехобработки в силу высокой точности продукции.

Процесс электронно-лучевого формирования предметов произвольной формы внешне действительно напоминает некоторые виды сварки. (Здесь и ниже фото НАСА.)

НАСА-разработчики развивают технологию в направлении её «гибридизации» с обычной сваркой. Результат, который зовётся «электронно-лучевым процессом создания предметов произвольной формы» (Electron Beam Freeform Fabrication, EBF3), и впрямь позволяет создавать объекты любой формы, имея под рукой лишь расходный материал и компьютерную 3D-модель. Нить из металлического материала нагревается до точки плавления при помощи электронного пучка, подобного используемому при сварке. Однако вместо соединения двух объектов сварным швом технология добавляет к нити всё новые и новые слои металла, создавая в конечном счёте трёхмерный предмет (сварщики в таких случаях имеют обыкновение говорить так: «заваривается воздух»). Видели, как на гончарном круге формируется глиняный сосуд? Очень похоже. С той лишь разницей, что здесь условный «гончарный круг» может быть любой формы.

Металлическая деталь, созданная при помощи EBF3: ни швов, ни необходимости в дальнейшей обработке.

Особую востребованность процесс может иметь на космических кораблях. Там нельзя предсказать, что именно выйдет из строя, а многотонный комплект запасных частей не может попасть на орбиту по определению. Но вот если космонавтам понадобится для ремонта лишь набор 3D-чертежей и небольшое количество расходного материала, то ремонт любой сложности может стать реальностью.

Испытания нового оборудования в условиях нулевой гравитации показали его полную работоспособность. Следующий шаг — реализация полномасштабных тестов новых 3D-принтеров, использующих электронно-лучевую плавку, на борту МКС.

Подготовлено по материалам Phys.Org.