Stampa 3D SpaceCAL in Microgravità Etichettata come un Successo dagli Scienziati a Bordo di Virgin Galactic 07

Un gruppo di ricercatori dell’Università della California, Berkeley, ha recentemente completato un altro test di successo del loro sistema di stampa 3D in microgravità, SpaceCAL. Questo dispositivo di nuova generazione potrebbe aprire la strada ai viaggi nello spazio profondo consentendo agli astronauti di stampare parti, strumenti, medicinali e persino organi quando necessario. Queste capacità sono ancora lontane, e questo ultimo test segna un altro traguardo nel loro percorso.

La ricerca sulla stampa nello spazio è aumentata negli ultimi cinque anni. Queste unità differiscono dai loro predecessori terrestri perché non possono contare sulla gravità per assistere i processi di stratificazione. Di conseguenza, gli ingegneri hanno dovuto sviluppare nuovi modi per modellare le loro stampe.

CAL

Il progetto SpaceCAL sfrutta un nuovo metodo di stampa 3D chiamato CAL “litografia assiale computata“. Questo metodo introduce polimeri sensibili alla luce. La resina fotosensibile può essere modellata con laser in strutture 3D complesse. È importante notare che il metodo di stampa 3D CAL è stato sviluppato nel 2017 da Hayden Taylor, il ricercatore principale del progetto SpaceCAL.

Il metodo di stampa 3D CAL è ideale per la produzione in bassa gravità perché non si basa su un approccio a strati. Invece, il materiale è inserito in una camera prima che due laser vengano utilizzati per modellare e indurire la stampa. Uno dei principali vantaggi del metodo di stampa CAL è che semplifica lo sviluppo e richiede solo un’unità.

SpaceCAL

Il progetto SpaceCAL applica la ricerca e lo sviluppo avvenuti dal 2017 al metodo di stampa. I risultati sono un modo chiuso, sicuro e affidabile per stampare una vasta selezione di materiali in orbita o in altri scenari di microgravità. È importante notare che SpaceCAL ha già completato numerose prove in bassa gravità. Tuttavia, questa ultima è stata la prima a entrare in orbita.

Fonte – Virgin Galactic

Test SpaceCAL

Il test del sistema di stampa SpaceCAL è stato effettuato a bordo del Virgin Galactic VSS Unity l’8 giugno 2024. Virgin Galactic ha portato il dispositivo nello spazio suborbitale, consentendogli di eseguire una prova di 140 secondi. Gli ingegneri hanno selezionato quattro benchys come stampe. I benchys sono usati per testare l’accuratezza e le capacità delle stampanti 3D.

Queste stampe di prova variano in complessità da progetti semplici fino a strutture multi-materiale complesse. Per questo test, lo scienziato ha mantenuto le stampe relativamente semplici. In particolare, sono stati stampati quattro benchys, tra cui un piccolo veicolo spaziale e alcune rimorchiatrici. È importante notare che i benchys sono stati stampati usando una resina plastica fotosensibile chiamata PEGDA.

Risultati

I risultati del volo di prova si sono rivelati positivi. SpaceCAL ha completato le stampe nel breve intervallo di tempo disponibile. Sono state accurate rispetto ai progetti e hanno impiegato solo 20 secondi per ciascuna. Secondo i ricercatori, i prossimi test cercheranno di stampare per periodi più lunghi e con progetti più complessi.

Benefici di SpaceCAL

Ci sono molti benefici che il progetto SpaceCAL potrebbe portare sul mercato. Innanzitutto, consente ai viaggiatori di stampare rapidamente e con precisione parti in caso di emergenza. L’unità offre stampa diretta su richiesta che può essere controllata dalla base operativa o dagli astronauti in volo. Per i viaggiatori nello spazio profondo, questa opzione elimina la necessità di trasportare migliaia di possibili pezzi di ricambio.

Materiali Diversi

Il metodo di stampa SpaceCAL è estremamente flessibile. I ricercatori hanno già testato il loro metodo di stampa usando più di 60 materiali diversi. Questi dispositivi possono stampare con siliconi, plastiche, compositi di vetro, biomateriali e altro. Pertanto, sono ideali per ambienti a risorse scarse come le astronavi, dove ogni scarto può essere riciclato in stampe utili.

I viaggi nello spazio devono tenere conto di ogni grammo di peso. Pertanto, è fondamentale creare un metodo di stampa 3D in grado di stampare parti e strumenti durevoli, supportando al contempo tessuti e materiali organici. La versatilità della stampante SpaceCAL potrebbe renderla la soluzione ideale per questi compiti in futuro. Inoltre, con l’emergere di nuove resine, polimeri e compositi metallici, questi dispositivi possono integrare i materiali aggiornati, creando stampe più robuste e complesse in meno tempo.

Stampa Singola

Un altro vantaggio che SpaceCAL offre ai viaggiatori spaziali è la possibilità di creare con un unico passaggio di stampa. Molti metodi di stampa 3D attuali richiedono più passaggi, aumentando i materiali, la complessità, i costi e il peso dei dispositivi. La stampante SpaceCAL può creare geometrie 3D complesse e personalizzate in un unico passaggio di stampa, migliorando l’efficienza e la sicurezza.

Stampe più Veloci

Il metodo di stampa SpaceCAL è molto veloce rispetto ai metodi a strati. I risultati del test hanno mostrato che i benchys stampati in 3D hanno impiegato circa 20 secondi per stampa. Questa velocità apre la porta a nuovi casi d’uso per queste unità in futuro. Immagina un viaggiatore spaziale che stampa rapidamente una parte energetica, uno strumento o un altro oggetto necessario senza ritardi. È importante notare che questo approccio è molto più veloce dei metodi attuali, che possono richiedere ore per completare una singola stampa complessa.

Libertà di Progettazione

Uno dei maggiori vantaggi dimostrati da questa ricerca è che le stampanti 3D in microgravità possono stampare oggetti impossibili da realizzare sulla Terra. Questi ambienti a bassa gravità migliorano il flusso dei materiali e consentono agli ingegneri di essere più creativi nei loro progetti. Pertanto, il futuro potrebbe vedere prodotti fabbricati additivamente in orbita diventare elementi cruciali della vita quotidiana.

Casi d’Uso per SpaceCAL

Esistono diversi casi d’uso immediati per le stampanti SpaceCAL. Principalmente, sono considerate elementi cruciali per i viaggi nello spazio profondo. Ci sono anche piani per utilizzare questi dispositivi per aiutare la colonizzazione della Luna. Questo ultimo test convalida la ricerca del team e dimostra le prestazioni migliorate offerte dal metodo SpaceCAL. In futuro, varianti di questi dispositivi potrebbero essere usate per stampare di tutto, dalle parti alle abitazioni.

Esigenze Mediche

Uno degli aspetti più affascinanti e fantascientifici del progetto SpaceCAL è la sua capacità di stampare biomateriali. Immagina astronauti che stampano organi, protesi dentarie, innesti cutanei e persino nuove lenti. I ricercatori vedono questo come il futuro definitivo della loro creazione. Immaginano un giorno in cui le stampanti SpaceCAL saranno usate per creare organi impossibili da stampare sulla Terra. Questi organi potrebbero essere utilizzati dagli astronauti o spediti sulla Terra per l’uso della popolazione.

Ricercatori

La ricerca per questo progetto ha coinvolto un team di studenti dell’UC Berkeley e del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) guidato da Hayden Taylor. I ricercatori Dillon Balk, Jacob Gottesman, Skyler Chan, Sean Chu, Brian Chung, Ameera Elgonemy, Anthony Moody, Jake Nickel, Dylan Potter, Austin Portinause, Anusri Sreenath e Audrey Young hanno contribuito allo sviluppo e al test del concetto SpaceCAL.

SpaceCAL è supportato dal programma Flight Opportunities della NASA, da Berkeley Engineering e dal Berkeley Space Center attualmente in costruzione. Inoltre, il progetto ha ottenuto una sovvenzione di 1,4 milioni di dollari, che ha permesso ai ricercatori di migliorare il loro dispositivo e i test.

Aziende che Potrebbero Sfruttare questo Studio per Incrementare i Ricavi

Organovo Holdings

(ONVO )

Organovo Holdings è un pioniere nella stampa 3D biomedica. L’obiettivo dell’azienda è utilizzare stampanti 3D per imitare organi e tessuti umani, consentendo ai ricercatori di studiare gli effetti di farmaci, dell’ambiente e di altri fattori senza mettere a rischio le persone.

Organovo Holdings ha sede a San Diego ed è un pioniere nel campo della stampa 3D di biotessuti. I suoi prodotti consentono ai ricercatori di studiare malattie, infezioni e le loro potenziali cure. La capacità di stampare tessuti e materiale organico apre la strada a un futuro in cui i donatori non sono più necessari e le procedure mediche di emergenza possono avvenire più rapidamente, salvando milioni di vite ogni anno.

Organovo Holdings è un’aggiunta solida al tuo portafoglio. L’azienda ha recentemente presentato la propria ricerca durante la Digestive Disease Week (DDW2024) di quest’anno. La posizione dell’azienda come leader di mercato, insieme alla crescente domanda di servizi di stampa biomedica, posiziona Organovo Holdings per un successo futuro.

Proto Labs

(PRLB )

Proto Labs è entrata sul mercato nel 1999 e ha sede a Maple Plain, Minnesota. L’azienda è specializzata in stampe a corto ciclo e prototipi. Offre vari servizi, tra cui produzione additiva a rapido turnaround e stampaggio a iniezione. La rapidità di consegna e la flessibilità dell’azienda le hanno permesso di assicurarsi una posizione dominante nel suo mercato.

Proto Labs possiede conoscenze che coprono un’ampia gamma di settori. In particolare, l’azienda offre prodotti di consumo, dispositivi medici e componenti automobilistici. Il produttore consente agli ingegneri di progettare in software popolari come CAD e poi inviare le loro stampe per risultati rapidi. Proto Labs restituisce le stampe in pochi giorni, rendendola la soluzione principale per il prototipaggio.

La domanda di servizi di Proto Labs è aumentata costantemente negli anni. L’azienda ha attualmente una capitalizzazione di mercato di 857,71 milioni di dollari. Se Proto Labs potesse integrare le tecnologie SpaceCAL nel suo modello di business, potrebbe offrire prototipi ancora più rapidi ai suoi clienti. Potrebbe anche ridurre i costi di stampa ed eliminare la necessità di molte delle sue stampanti attuali.

Futuro della Stampa 3D

Il futuro della stampa 3D appare promettente. Negli ultimi anni ci sono stati molti importanti sviluppi nel settore. Le stampanti 3D più avanzate di oggi utilizzano laser a bassa potenza e possono stampare più materiali con un unico dispositivo. Pertanto, è ora possibile stampare dispositivi complessi funzionanti e persino dispositivi elettrici.

Ricerca nello Spazio Profondo

La ricerca nello spazio profondo continua a alimentare gli sforzi di R&D. Recentemente, cuori stampati in 3D sono stati portati sulla Stazione Spaziale Internazionale. L’obiettivo era osservare gli effetti delle radiazioni spaziali sugli organi. La ricerca fa parte di una missione più ampia che ha ricevuto il supporto della Brown University, della Johns Hopkins University e della NASA.

Interfacce Facili

I chatbot basati su modelli di linguaggio di grandi dimensioni (LLM) sono un altro importante sviluppo che rimodellerà l’esperienza di stampa 3D. Queste interfacce consentono alle persone di comunicare con i computer come se fossero umani. Programmi come ChatGPT hanno dimostrato la potenza di questi strumenti e come possono migliorare l’efficienza, ampliare le capacità e ridurre i costi.

In futuro, la stampa 3D non richiederà molte competenze tecniche. La maggior parte delle unità avrà bisogno solo di istruzioni testuali o vocali per completare compiti complessi che hanno appreso gradualmente nel corso di anni di dati e aggiornamenti dei loro modelli di IA. Quando si combina la prospettiva della tecnologia di stampa SpaceCAL con capacità avanzate di IA, la tecnologia sembra avere un potenziale illimitato.

Stampanti ad Alta Efficienza

Recentemente, i ricercatori hanno creato un nuovo metodo di stampa a doppio laser che riduce i costi e gli sprechi. Questo metodo ha convertito uno dei tradizionali laser femtosecondi in un’unità a potenza inferiore. Il team ha poi introdotto una nuova formula computazionale che ha permesso di determinare una sintonizzazione ottimale tra i laser. I risultati sono simili ai laser femtosecondi duali originali.

Il nuovo approccio ha utilizzato un’alternativa laser molto più economica, riducendo notevolmente i costi. Inoltre, questo aggiornamento può essere adattato per adattarsi alla maggior parte delle stampanti 3D laser attualmente in uso nel settore manifatturiero con uno sforzo minimo. Pertanto, questo aggiornamento potrebbe contribuire a ridurre i costi della stampa 3D a livello globale e aprire presto la porta a dispositivi ancora più accessibili.

Un Altro Test di Successo

Quest’ultima serie di test evidenzia la rapidità con cui il team ha progredito nella sua missione. Potrete aspettarvi di sentire ulteriori notizie su questo progetto mentre gli ingegneri cercano di stampare dispositivi complessi durante i viaggi spaziali. Per ora, gli sforzi pionieristici di questo team innovativo nella stampa in microgravità potrebbero migliorare la vita di miliardi di persone un giorno.

Scopri altri progetti di stampa 3D interessanti ora.