SpaceCAL 3D-utskrift i mikrogravitation benämnd som en framgång av forskare ombord på Virgin Galactic 07

En grupp forskare vid University of California, Berkeley, har nyligen slutfört ett annat framgångsrikt test av deras mikrogravitation 3D-utskriftsystem, SpaceCAL. Denna nästa generations enhet kan öppna dörren för djup rymdresa genom att möjliggöra för astronauter att skriva ut delar, verktyg, medicin och till och med organ vid behov. Dessa möjligheter är fortfarande långt borta, och detta senaste test markerar en ny milstolpe i deras resa.

Forskning om utskrift i rymden har ökat under de senaste fem åren. Dessa enheter skiljer sig från sina jordiska föregångare eftersom de inte kan förlita sig på gravitation för att assistera sina lagerprocesser. Därför har ingenjörer behövt utveckla nya sätt att forma sina utskrifter.

CAL

SpaceCAL-projektet utnyttjar en ny metod för 3D-utskrift kallad CAL “computed axial lithography“. Denna metod introducerar känsliga polymerer som reagerar på ljus. Den fotokänsliga hartsen kan formas med hjälp av laser till komplexa 3D-strukturer. Noterbart är att CAL 3D-utskriftsmetoden utvecklades 2017 av Hayden Taylor, huvudforskaren för SpaceCAL-projektet.

CAL 3D-utskriftsmetoden är idealisk för tillverkning i låg gravitation eftersom den inte förlitar sig på ett lagerbaserat tillvägagångssätt. Istället placeras materialet i en kammare innan dubbla laser används för att forma och härda utskriften. En av huvudfördelarna med CAL-utskriftsmetoden är att den förenklar utvecklingen och bara kräver en enhet.

SpaceCAL

SpaceCAL-projektet tillämpar den forskning och utveckling som har skett sedan 2017 på utskriftsmetoden. Resultatet är ett slutet, säkert och pålitligt sätt att skriva ut ett stort urval av material i omloppsbana eller andra mikrogravitationstillstånd. Noterbart är att SpaceCAL redan har genomfört flera låggravitationstester. Detta senaste var dock det första som nådde omloppsbana.

Källa – Virgin Galactic [securities_stock_price_tag symbol="SPCE" exchange="NYSE"]

SpaceCAL Test

Testning av SpaceCAL-utskriftssystemet ägde rum ombord på Virgin Galactic VSS Unity den 8 juni 2024. Virgin Galactic tog enheten till suborbital rymd, vilket möjliggjorde ett 140 sekunders provkörning. Ingenjörerna valde fyra benchys som sina utskrifter. Benchys används för att testa noggrannheten och kapaciteten hos 3D-skrivare.

Dessa testutskrifter varierar i komplexitet från enkla designer till komplexa multimaterialstrukturer. För detta test höll forskaren utskrifterna relativt enkla. Specifikt skrev de ut fyra benchys inklusive ett litet rymdskepp och några bogserbåtar. Noterbart är att benchysen skrevs ut med en ljuskänslig plastresin kallad PEGDA.

Results

Resultaten från testflygningen visade sig framgångsrika. SpaceCAL slutförde utskrifterna inom det lilla tidsfönster som gavs. De var exakta enligt designen och tog så lite som 20 sekunder för varje utskrift. Enligt forskarna kommer nästa tester att försöka med förlängd utskrift och mer invecklade designer.

SpaceCAL Benefits

Det finns många fördelar som SpaceCAL-projektet kan erbjuda marknaden. För det första möjliggör det för resenärer att snabbt och exakt skriva ut delar i nödsituationer. Enheten erbjuder direkt på begäran-utskrift som kan styras från hemmaplanen eller av astronauter under flygning. För djup rymdresenärer eliminerar detta alternativ behovet av att packa tusentals potentiella reservdelar.

Different Materials

SpaceCAL-utskriftsmetoden är extremt flexibel. Forskarnas har redan testat metoden med över 60 olika material. Dessa enheter kan skriva ut med silikoner, plaster, glaskompositer, biomaterial och mer. Därför är de idealiska för resurssvaga miljöer som rymdskepp där varje avfallspost kan återvinnas till användbara utskrifter.

Rymdresor måste ta hänsyn till varje gram vikt. Därför är det avgörande att skapa en 3D-utskriftsmetod som kan hantera utskrift av hållbara delar och verktyg, samtidigt som den stödjer vävnad och organiska material. SpaceCAL-skrivarens mångsidighet kan göra den till den ideala lösningen för dessa uppgifter framöver. Dessutom, när nya hartser, polymerer och metallkompositer utvecklas, kan dessa enheter integrera det förbättrade materialet, vilket skapar starka och mer komplexa utskrifter på kortare tid.

Single Print

En annan fördel som SpaceCAL ger rymdresenärer är möjligheten att skapa med ett enda utskriftssteg. Många nuvarande 3D-utskriftsmetoder kräver flera steg, vilket ökar material, komplexitet, kostnader och vikt på enheterna. SpaceCAL-skrivaren kan skapa invecklade, kunddefinierade 3D-geometrier i ett enda utskriftssteg, vilket förbättrar effektivitet och säkerhet.

Faster Prints

SpaceCAL-utskriftsmetoden är mycket snabb jämfört med lagerbaserade metoder. Testresultaten visade att de 3D-utskrivna benchys tog omkring 20 sekunder per utskrift. Denna hastighet öppnar dörren för nya användningsområden för dessa enheter i framtiden. Föreställ dig en rymdresenär som snabbt skriver ut en energidel, ett verktyg eller annan nödvändig komponent utan fördröjning. Noterbart är att detta tillvägagångssätt är mycket snabbare än dagens metoder och kan ta timmar att slutföra en enda komplex utskrift.

Freedom of Design

En av de största fördelarna som denna forskning har visat är att mikrogravitation 3D-skrivare kan skriva ut föremål som inte är möjliga på jorden. Dessa låggravitationstillstånd förbättrar materialflödet och möjliggör för ingenjörer att vara mer kreativa i sina designer. Därför kan framtiden se orbitalt additivt tillverkade produkter bli avgörande delar av vardagen.

Use Cases for SpaceCAL

Det finns flera omedelbara användningsområden för SpaceCAL-skrivarna. De ses främst som avgörande element för djup rymdresa. Det finns till och med planer på att använda dessa enheter för att hjälpa till att kolonisera månen. Detta senaste test bekräftar teamets forskning och visar den förbättrade prestanda som SpaceCAL-metoden ger. I framtiden kan varianter av dessa enheter användas för att skriva ut allt från delar till hus.

Medical Needs

En av de häftigaste och mest sci-fi aspekterna av SpaceCAL-projektet är dess förmåga att skriva ut biomaterial. Föreställ dig astronauter som skriver ut organ, tandvårdsbehov, hudtransplantat och till och med nya linser. Forskarna ser detta som den framtida utvecklingen för deras skapelse. De föreställer sig en dag då SpaceCAL-skrivare används för att skapa organ som skulle vara omöjliga att skriva ut på jorden. Dessa organ kan användas av astronauter eller skickas tillbaka till planeten för att användas av befolkningen.

Researchers

Forskning för detta projekt inkluderade ett team av studenter från UC Berkeley och Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ledda av Hayden Taylor. Forskare Dillon Balk, Jacob Gottesman, Skyler Chan, Sean Chu, Brian Chung, Ameera Elgonemy, Anthony Moody, Jake Nickel, Dylan Potter, Austin Portinause, Anusri Sreenath och Audrey Young hjälpte också till att utveckla och testa SpaceCAL-konceptet.

SpaceCAL har stöd från NASA:s Flight Opportunities-program, Berkeley Engineering och det för närvarande under konstruktion Berkeley Space Center. Dessutom säkrade projektet ett bidrag på 1,4 miljoner dollar, vilket gjorde det möjligt för forskarna att förbättra sin enhet och testning.

Companies that Could Leverage this Study to Improve Revenue

Flera tillverkare kan integrera SpaceCAL-utskriftsteknologi för att erbjuda nya eller förbättra befintliga produkter. Dessa företag har redan en stark position på sina respektive marknader och införandet av hög hastighet och effektiva SpaceCAL-utskriftsmetoder kan avsevärt förbättra deras erbjudanden.

Organovo Holdings

Organovo Holdings är en banbrytande biomedicinsk 3D-utskrift. företagets mål är att använda 3D-skrivare för att efterlikna mänskliga organ och vävnader, vilket möjliggör för forskare att studera effekterna av läkemedel, miljön och andra faktorer utan att utsätta människor för risk.

Organovo Holdings är baserat i San Diego och är en pionjär inom 3D-biovävnadsutskrift. Dess produkter möjliggör för forskare att studera sjukdomar, infektioner och deras potentiella botemedel. Förmågan att skriva ut vävnad och organiskt material öppnar dörren för en framtid där donatorer inte behövs och akuta medicinska procedurer kan ske snabbare, vilket räddar miljontals liv varje år.

Organovo Holdings är ett starkt tillskott till din portfölj. Företaget talade nyligen om sin forskning under årets Digestive Disease Week (DDW2024). Företagets position som en ledande aktör på marknaden, tillsammans med den växande efterfrågan på biomedicinska utskrifts tjänster, placerar Organovo Holdings för framtida framgång.

Proto Labs

PRLB Prisdiagram

Proto Labs (PRLB ) kom in på marknaden 1999 och är baserat i Maple Plain, Minnesota. Företaget specialiserar sig på kortsiktiga och prototyputskrifter. Det erbjuder olika tjänster, inklusive snabb leverans av additiv tillverkning och formsprutning. Företagets snabba leveranstid och flexibilitet har hjälpt det att säkra en dominerande position på sin marknad.

Proto Labs har kunskap som spänner över ett enormt antal branscher. Specifikt erbjuder företaget konsumentprodukter, medicintekniska enheter och bildelar. Tillverkaren möjliggör för ingenjörer att bygga i populär programvara som CAD och sedan skicka sina utskrifter för snabba resultat. Proto Labs levererar utskrifter inom dagar, vilket gör det till den främsta lösningen för prototyper.

Efterfrågan på Proto Labs tjänster har stadigt ökat genom åren. Företaget har för närvarande ett börsvärde på 857,71 miljoner dollar. Om Proto Labs kunde integrera SpaceCAL-teknologier i sin affärsmodell, skulle de kunna erbjuda ännu snabbare prototyper till sina kunder. De skulle också kunna minska utskriftskostnaderna och eliminera behovet av många av sina nuvarande skrivare.

Future of 3D Printing

Framtiden för 3D-utskrift ser ljus ut. Det har skett många stora utvecklingar i branschen de senaste åren. Dagens mest avancerade 3D-skrivare använder nu låg effekt-laser och kan skriva ut flera material med en enda enhet. På så sätt är det nu möjligt att skriva ut fungerande komplexa och till och med elektriska enheter.

Deep Space Research

Forskning i djup rymd fortsätter att driva FoU-ansträngningar. Nyligen fördes 3D-utskrivna hjärtan till den internationella rymdstationen. Målet var att se effekterna av rymdradiation på organ. Forskningen är en del av ett större uppdrag som har fått stöd från Brown och Johns Hopkins University, samt NASA.

Easy Interfaces

Stora språkmodell AI-chattbottar är en annan stor utveckling som kommer att omforma 3D-utskriftsupplevelsen. Dessa gränssnitt möjliggör för människor att kommunicera med datorer som människor. Program som ChatGPT har demonstrerat kraften i dessa verktyg och hur de kan förbättra effektiviteten, utöka möjligheterna och sänka kostnaderna.

I framtiden kommer 3D-utskrift inte att kräva mycket teknisk skicklighet. De flesta enheter kommer bara att behöva text- eller röstinstruktioner för att slutföra komplexa uppgifter som de har lärt sig gradvis under år av data och uppgraderingar av sina AI-modeller. När du kombinerar utsikterna för SpaceCAL-utskriftsteknik med avancerade AI-förmågor verkar tekniken ha oändlig potential.

High Efficiency Printers

Nyligen skapade forskare en ny dubbellaserutskrifts metod som minskar kostnad och avfall. Denna metod omvandlade en av de vanliga femtosekundlaserarna till en lägre effekt-enhet. Teamet introducerade sedan en ny beräkningsformel som gjorde det möjligt att bestämma en optimal avstämning mellan laserna. Resultaten liknar de ursprungliga dubbla femtosekundlaserarna.

Det nya tillvägagångssättet använde ett mycket billigare laseralternativ, vilket sänkte kostnaderna avsevärt. Dessutom kan denna uppgradering anpassas för att passa de flesta nuvarande laser-3D-skrivare som används i tillverkningssektorn med minimal ansträngning. På så sätt kan denna uppgradering bidra till att sänka 3D-utskriftskostnaderna globalt och öppna dörren för ännu mer prisvärda enheter snart.

Another Successful Test

Denna senaste testomgång belyser hur snabbt teamet har gjort framsteg i sitt uppdrag. Du kan förvänta dig att höra mer om detta projekt när ingenjörerna strävar efter att skriva ut komplexa enheter under rymdresor. För närvarande kan detta innovativa teams banbrytande insatser inom mikrogravitation utskrift förbättra livet för miljarder människor en dag.

Läs om andra coola 3D-utskriftsprojekt nu.