Pencetakan 3D SpaceCAL dalam Mikrogravitasi Dinilai Sukses oleh Ilmuwan di Virgin Galactic 07

Sekelompok peneliti di University of California, Berkeley, baru-baru ini menyelesaikan tes sukses lainnya tes dari sistem pencetakan 3D mikrogravitasi mereka, SpaceCAL. Perangkat generasi berikutnya ini dapat membuka pintu bagi perjalanan ruang angkasa jauh dengan memungkinkan astronaut mencetak suku cadang, alat, obat, bahkan organ saat dibutuhkan. Kemampuan ini masih jauh dari realisasi, dan tes terbaru ini menandai tonggak penting lainnya dalam perjalanan mereka.

Penelitian tentang pencetakan di luar angkasa telah meningkat selama lima tahun terakhir. Unit-unit ini berbeda dari pendahulunya di Bumi karena tidak dapat mengandalkan gravitasi untuk membantu proses pelapisan mereka. Oleh karena itu, insinyur harus mengembangkan cara baru untuk membentuk cetakan mereka.

CAL

Proyek SpaceCAL memanfaatkan metode pencetakan 3D baru yang disebut CAL “computed axial lithography“. Metode ini memperkenalkan polimer sensitif yang bereaksi terhadap cahaya. Resin fotosensitif dapat dibentuk menggunakan laser menjadi struktur 3D yang kompleks. Perlu dicatat, metode pencetakan 3D CAL dikembangkan pada tahun 2017 oleh Hayden Taylor, peneliti utama proyek SpaceCAL.

Metode pencetakan 3D CAL ideal untuk manufaktur dalam gravitasi rendah karena tidak bergantung pada pendekatan pelapisan. Sebaliknya, material dimasukkan ke dalam ruang sebelum dua laser digunakan untuk membentuk dan mengeraskan cetakan. Salah satu manfaat utama metode pencetakan CAL adalah memperlancar pengembangan dan hanya memerlukan satu unit.

SpaceCAL

Proyek SpaceCAL menerapkan penelitian dan pengembangan yang telah terjadi sejak 2017 ke metode pencetakan. Hasilnya adalah cara tertutup, aman, dan dapat diandalkan untuk mencetak beragam material secara massal saat berada di orbit atau skenario mikrogravitasi lainnya. Perlu dicatat, SpaceCAL telah menyelesaikan beberapa percobaan dalam gravitasi rendah. Namun, yang terbaru ini adalah yang pertama kali masuk orbit.

Sumber – Virgin Galactic

Uji SpaceCAL

Pengujian sistem pencetakan SpaceCAL dilakukan di atas kapal Virgin Galactic VSS Unity pada 8 Juni 2024. Virgin Galactic membawa perangkat tersebut ke ruang suborbital, yang memungkinkan pelaksanaan uji coba selama 140 detik. Para insinyur memilih empat benchy sebagai cetakan mereka. Benchy digunakan untuk menguji akurasi dan kemampuan printer 3D.

Cetakan uji ini bervariasi dalam kompleksitas mulai dari desain sederhana hingga struktur multi-material yang kompleks. Untuk uji ini, ilmuwan menjaga cetakan tetap relatif sederhana. Secara khusus, mereka mencetak empat benchy termasuk sebuah pesawat luar angkasa kecil dan beberapa kapal penarik. Perlu dicatat, benchy dicetak menggunakan resin plastik yang sensitif cahaya bernama PEGDA.

Hasil

Hasil penerbangan uji terbukti berhasil. SpaceCAL menyelesaikan cetakan dalam jendela waktu yang singkat. Cetakan tersebut akurat sesuai desain dan memerlukan hanya 20 detik untuk masing-masing selesai. Menurut peneliti, uji selanjutnya akan mencoba pencetakan yang lebih lama dan desain yang lebih rumit.

Manfaat SpaceCAL

Ada banyak manfaat yang dapat dibawa proyek SpaceCAL ke pasar. Pertama, proyek ini memungkinkan pelancong mencetak suku cadang dengan cepat dan akurat dalam situasi darurat. Unit ini menawarkan pencetakan langsung sesuai permintaan yang dapat dikendalikan dari pangkalan utama, atau oleh astronaut selama penerbangan. Bagi pelancong ruang angkasa jauh, opsi ini menghilangkan kebutuhan untuk membawa ribuan suku cadang cadangan.

Berbagai Material

Metode pencetakan SpaceCAL sangat fleksibel. Para peneliti telah menguji metode mereka menggunakan lebih dari 60 material berbeda. Perangkat ini dapat mencetak dengan silikon, plastik, komposit kaca, biomaterial, dan lainnya. Oleh karena itu, mereka ideal untuk lingkungan dengan sumber daya terbatas seperti pesawat luar angkasa di mana setiap limbah dapat didaur ulang menjadi cetakan yang berguna.

Perjalanan luar angkasa harus memperhitungkan setiap gram berat. Oleh karena itu, penting untuk menciptakan metode pencetakan 3D yang dapat mencetak bagian dan alat yang tahan lama, sekaligus mendukung jaringan dan material organik. Fleksibilitas printer SpaceCAL dapat menjadikannya solusi ideal untuk tugas-tugas ini ke depan. Selain itu, seiring munculnya resin, polimer, dan komposit logam baru, perangkat ini dapat mengintegrasikan material yang ditingkatkan, menghasilkan cetakan yang kuat dan lebih kompleks dalam waktu lebih singkat.

Cetak Tunggal

Manfaat lain yang dibawa SpaceCAL bagi pelancong luar angkasa adalah kemampuan mencetak dalam satu langkah. Banyak metode pencetakan 3D saat ini memerlukan beberapa langkah, yang menambah material, kompleksitas, biaya, dan berat perangkat. Printer SpaceCAL dapat membuat geometri 3D yang rumit dan khusus dalam satu langkah pencetakan, meningkatkan efisiensi dan keamanan.

Cetakan Lebih Cepat

Metode pencetakan SpaceCAL sangat cepat dibandingkan metode pelapisan. Hasil uji menunjukkan bahwa benchy yang dicetak 3D hanya memakan sekitar 20 detik per cetakan. Kecepatan ini membuka peluang penggunaan baru untuk perangkat ini di masa depan. Bayangkan seorang pelancong luar angkasa mencetak dengan cepat bagian energi, alat, atau item lain yang dibutuhkan tanpa penundaan. Perlu dicatat, pendekatan ini jauh lebih cepat daripada metode saat ini yang dapat memakan berjam-jam untuk menyelesaikan satu cetakan kompleks.

Kebebasan Desain

Salah satu keuntungan terbesar yang ditunjukkan penelitian ini adalah printer 3D mikrogravitasi dapat mencetak barang yang tidak mungkin dibuat di Bumi. Lingkungan gravitasi rendah ini meningkatkan aliran material dan memungkinkan insinyur lebih kreatif dalam desain mereka. Oleh karena itu, masa depan dapat menyaksikan produk manufaktur aditif orbital menjadi elemen penting dalam kehidupan sehari-hari.

Kasus Penggunaan untuk SpaceCAL

Ada beberapa kasus penggunaan langsung untuk printer SpaceCAL. Pada dasarnya, mereka dianggap sebagai elemen penting dalam perjalanan ruang angkasa jauh. Bahkan ada rencana menggunakan perangkat ini untuk membantu kolonisasi bulan. Tes terbaru ini memvalidasi penelitian tim dan menunjukkan peningkatan kinerja yang diberikan metode SpaceCAL. Di masa depan, variasi perangkat ini dapat digunakan untuk mencetak segala sesuatu mulai dari suku cadang hingga rumah.

Kebutuhan Medis

Salah satu aspek paling keren dan sci-fi dari proyek SpaceCAL adalah kemampuannya mencetak biomaterial. Bayangkan astronaut mencetak organ, kebutuhan gigi, cangkok kulit, bahkan lensa baru. Peneliti melihat ini sebagai masa depan akhir untuk kreasi mereka. Mereka membayangkan suatu hari printer SpaceCAL digunakan untuk membuat organ yang tidak mungkin dicetak di Bumi. Organ-organ ini dapat digunakan oleh astronaut atau dikirim kembali ke planet untuk digunakan oleh populasi.

Peneliti

Penelitian untuk proyek ini melibatkan tim mahasiswa UC Berkeley dan Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) yang dipimpin oleh Hayden Taylor. Peneliti Dillon Balk, Jacob Gottesman, Skyler Chan, Sean Chu, Brian Chung, Ameera Elgonemy, Anthony Moody, Jake Nickel, Dylan Potter, Austin Portinause, Anusri Sreenath, dan Audrey Young juga membantu mengembangkan dan menguji konsep SpaceCAL.

SpaceCAL didukung oleh program Flight Opportunities NASA, Berkeley Engineering, dan Berkeley Space Center yang sedang dibangun. Selain itu, proyek ini memperoleh hibah sebesar $1,4 juta, yang memungkinkan peneliti meningkatkan perangkat dan pengujian mereka.

Perusahaan yang Dapat Memanfaatkan Studi Ini untuk Meningkatkan Pendapatan

Organovo Holdings

Organovo Holdings adalah pelopor pencetakan 3D biomedis. Tujuan perusahaan adalah menggunakan printer 3D untuk meniru organ dan jaringan manusia, memungkinkan peneliti mempelajari efek obat, lingkungan, dan faktor lain tanpa menempatkan orang dalam risiko.

Organovo Holdings berbasis di San Diego dan merupakan pelopor dalam bidang pencetakan bio-jaringan 3D. Produk-produknya memungkinkan peneliti mempelajari penyakit, infeksi, dan potensi penyembuhannya. Kemampuan mencetak jaringan dan material organik membuka pintu bagi masa depan di mana donor tidak diperlukan dan prosedur medis darurat dapat dilakukan lebih cepat, menyelamatkan jutaan nyawa setiap tahun.

Organovo Holdings merupakan tambahan kuat untuk portofolio Anda. Perusahaan baru-baru ini membahas penelitiannya pada Digestive Disease Week (DDW2024) tahun ini. Posisi perusahaan sebagai pemimpin pasar, ditambah permintaan yang meningkat untuk layanan cetak biomedis, menempatkan Organovo Holdings pada kesuksesan di masa depan.

Proto Labs

PRLB Grafik Harga

Proto Labs (PRLB ) memasuki pasar pada tahun 1999 dan berbasis di Maple Plain, Minnesota. Perusahaan ini mengkhususkan diri dalam cetakan produksi pendek dan prototipe. Mereka menawarkan berbagai layanan, termasuk manufaktur aditif dengan waktu pengerjaan cepat dan pencetakan injeksi. Kecepatan penyelesaian dan fleksibilitas perusahaan telah membantu mereka mengamankan posisi dominan di pasar.

Proto Labs memiliki pengetahuan yang meliputi berbagai industri. Secara khusus, perusahaan menawarkan produk konsumen, perangkat medis, dan suku cadang otomotif. Produsen memungkinkan insinyur membangun dalam perangkat lunak populer seperti CAD dan kemudian mengirimkan cetakan mereka untuk hasil cepat. Proto Labs mengembalikan cetakan dalam hitungan hari, menjadikannya solusi utama untuk prototipe.

Permintaan layanan Proto Labs terus meningkat selama bertahun-tahun. Perusahaan saat ini memiliki kapitalisasi pasar sebesar $857,71 juta. Jika Proto Labs dapat mengintegrasikan teknologi SpaceCAL ke dalam model bisnisnya, mereka dapat menawarkan prototipe yang lebih cepat kepada klien mereka. Mereka juga dapat mengurangi biaya pencetakan dan menghilangkan kebutuhan banyak printer yang saat ini mereka miliki.

Masa Depan Pencetakan 3D

Masa depan pencetakan 3D tampak cerah. Banyak perkembangan besar telah terjadi di industri dalam beberapa tahun terakhir. Printer 3D paling canggih saat ini menggunakan laser berdaya rendah dan dapat mencetak berbagai material dengan satu perangkat. Oleh karena itu, kini memungkinkan mencetak perangkat kompleks yang berfungsi bahkan perangkat listrik.

Penelitian Luar Angkasa Jauh

Penelitian luar angkasa jauh terus menjadi bahan bakar upaya R&D. Baru-baru ini, hati yang dicetak 3D dibawa ke Stasiun Luar Angkasa Internasional. Tujuannya adalah melihat efek radiasi ruang angkasa pada organ. Penelitian ini merupakan bagian dari misi yang lebih besar yang mendapat dukungan dari Brown dan Johns Hopkins University, serta NASA.

Antarmuka Mudah

Chatbot AI berbasis Large Language Model adalah perkembangan penting lain yang akan mengubah pengalaman pencetakan 3D. Antarmuka ini memungkinkan orang berkomunikasi dengan komputer layaknya manusia. Program seperti ChatGPT telah menunjukkan kekuatan alat ini serta bagaimana mereka dapat meningkatkan efisiensi, memperluas kemampuan, dan menurunkan biaya.

Di masa depan, pencetakan 3D tidak akan memerlukan banyak keahlian teknis. Sebagian besar unit hanya membutuhkan perintah teks atau suara untuk menyelesaikan tugas kompleks yang dipelajari secara bertahap selama bertahun-tahun data dan peningkatan model AI mereka. Ketika Anda menggabungkan prospek teknologi pencetakan SpaceCAL dengan kemampuan AI canggih, teknologi ini tampaknya memiliki potensi tak terbatas.

Printer Efisiensi Tinggi

Baru-baru ini, peneliti menciptakan metode pencetakan laser ganda baru yang mengurangi biaya dan limbah. Metode ini mengubah salah satu laser femtosekon biasanya menjadi unit berdaya lebih rendah. Tim kemudian memperkenalkan formula komputasi baru yang memungkinkan mereka menentukan penyetelan optimal antara laser. Hasilnya mirip dengan laser femtosekon ganda asli.

Pendekatan baru ini menggunakan alternatif laser yang jauh lebih murah, yang secara signifikan menurunkan biaya. Selain itu, peningkatan ini dapat disesuaikan untuk sebagian besar printer 3D laser saat ini yang digunakan di sektor manufaktur dengan upaya minimal. Oleh karena itu, peningkatan ini dapat membantu menurunkan biaya pencetakan 3D secara global dan membuka pintu bagi perangkat yang lebih terjangkau dalam waktu dekat.

Tes Sukses Lainnya

Putaran pengujian terbaru ini menyoroti seberapa cepat tim berkembang dalam misinya. Anda dapat mengharapkan lebih banyak informasi tentang proyek ini saat insinyur berusaha mencetak perangkat kompleks selama perjalanan luar angkasa. Untuk saat ini, upaya pionir tim inovatif ini dalam pencetakan mikrogravitasi dapat meningkatkan kehidupan miliaran orang suatu hari nanti.

Pelajari proyek pencetakan 3D keren lainnya sekarang.