ส่วนประกอบการพิมพ์ 3 มิติสำหรับการกำจัดเศษซากอวกาศ "ที่ไม่ร่วมมือกัน"

• สิ่งที่จำเป็น: มอเตอร์สเต็ปเปอร์ NEMA 11 สองตัว, น็อตสกรูลีดพิมพ์ 3 มิติที่ทำจากไตรโบฟิลาเมนต์ iglidur ® J260, ฟิล์มเลื่อนพลาสติก Tribo-Tape ที่ทำจาก iglidur V400
• กระบวนการผลิต : การอัดรีดเส้นใย (FDM)
• ข้อกำหนด: ทนต่ออุณหภูมิและแรงดันของส่วนประกอบ การออกแบบที่ทนทานและน้ำหนักเบา กลไกการดีดออกที่เชื่อถือได้
• วัสดุ : iglidur J260
• อุตสาหกรรม: อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ
• ความสำเร็จผ่านความร่วมมือ: มอเตอร์สเต็ปเปอร์และแกนเกลียวร่วมกับฟิล์มเลื่อนพลาสติกรับประกันการดีดออกที่เชื่อถือได้

ภาพรวมของแอปพลิเคชัน:
เพื่อให้สามารถรวบรวมเศษซากในอวกาศได้สำเร็จ จำเป็นต้องรวบรวมข้อมูลการทดสอบเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนในอวกาศเสียก่อน ทีมนักศึกษา 6 คนจากมหาวิทยาลัยเบรเมินและมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์เบรเมินได้พัฒนาโมดูลจรวดที่ใช้เซ็นเซอร์และกล้องเพื่อบันทึกการเคลื่อนที่และตำแหน่งของวัตถุในอวกาศโดยใช้ตัวทดสอบที่ดีดออก มีการใช้สกรูคู่ขนานสองตัวสำหรับกลไกการดีดออก สกรูคู่ขนานเหล่านี้ต้องสัมผัสกับแรงกดที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิ +200 °C เนื่องจากแรงเสียดทานของอากาศ และต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ นี่คือจุดที่ส่วนประกอบจาก igus เข้ามามีบทบาท: ไดรฟ์สปินเดิล drylin แต่ละอันขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์สเต็ปเปอร์ NEMA 11 ที่จับสำหรับตัวทดสอบติดอยู่กับน็อตสกรูลีดที่พิมพ์ 3 มิติซึ่งทำจากไตรโบฟิลาเมนต์ iglidur J260-PF ใช้ฟิล์มพลาสติกเลื่อนเพื่อให้แน่ใจว่าตัวทดสอบจะหลุดออกจากที่จับและเคลื่อนออกจากจรวด

ในโครงการ UB-Space นักศึกษา 6 คนได้ทำงานเกี่ยวกับปัญหาของการ "รวบรวม" และกำจัดเศษซากในอวกาศ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้โครงการนี้เกิดขึ้นได้จริง ทีมที่นำโดย Maren Hülsmann จำเป็นต้องมีข้อมูลการทดสอบที่เพียงพอเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศ เพื่อดำเนินการดังกล่าว พวกเขาต้องการดีดวัตถุทดสอบที่มีรูปร่างเป็นลูกบาศก์เข้าไปในเทอร์โมสเฟียร์และสังเกตด้วยกล้องและเซ็นเซอร์เพื่อรวบรวมข้อมูลจริงที่จำเป็น ทีมต้องการวัสดุที่เชื่อถือได้สำหรับส่วนประกอบของกลไกการดีดวัตถุที่จะถูกทิ้งออกจากจรวด วัสดุเหล่านี้ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดพิเศษที่เกี่ยวข้องกับอวกาศ เช่น พื้นที่ติดตั้งและน้ำหนักที่จำกัด ตลอดจนการใช้พลังงานและความต้านทานต่อแรงดันและอุณหภูมิที่ดี

ด้วยวัสดุจาก igus ® ที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานแบบเลื่อน ทีมงานจึงพบส่วนประกอบที่เหมาะสมสำหรับกลไกการดีดตัวที่วางแผนไว้ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งประกอบด้วยมอเตอร์สเต็ปเปอร์ NEMA 11 จำนวน 2 ตัว ซึ่งแต่ละตัวจะเชื่อมต่อกับแกนเกลียวผ่านข้อต่อ โครงนี้ติดตั้งบนผนังจรวดด้วยน็อตสกรูลีดที่พิมพ์ 3 มิติซึ่งทำจาก iglidur ® J260-PF พื้นผิวที่วิ่งของรางดีดตัวได้รับการบุด้วย Tribo-Tape ที่ทำจาก iglidur ® V400 เพื่อให้สามารถดีดวัตถุทดสอบออกไปได้โดยไม่มีแรงเสียดทาน

ไม่เพียงแต่บนโลกเท่านั้นที่มีปัญหาขยะมูลฝอยร้ายแรง ด้วยดาวเทียมมากกว่า 1,000 ดวงที่โคจรรอบดาวเคราะห์สีน้ำเงิน ยังมีขยะจำนวนมากในอวกาศหลังจากเดินทางในอวกาศมาหลายทศวรรษ ปัจจุบันมีวัตถุมากกว่า 30,000 ชิ้นโคจรรอบโลก ซึ่งอาจเป็นอันตรายอย่างมากสำหรับดาวเทียมที่กำลังทำงาน วัตถุเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงถึง 25,000 กม./ชม. จึงปลดปล่อยพลังงานทำลายล้างสูงในกรณีที่เกิดการชนกัน เป้าหมายของโครงการ UB-Space คือการรวบรวมขยะมูลฝอยในอวกาศและกำจัดอย่างถูกต้อง ทีมสหวิทยาการ 6 คน ซึ่งประกอบด้วยนักศึกษาจากมหาวิทยาลัยเบรเมินและมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์เบรเมิน ได้ตั้งเป้าหมายในการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของ "วัตถุที่ไม่ให้ความร่วมมือ" เหล่านี้ในอวกาศ เพื่อให้สามารถดำเนินการรวบรวมขยะได้อย่างเหมาะสม เพื่อจุดประสงค์นี้ วัตถุทดสอบที่ติดตั้งในโมดูลจรวดจะถูกปล่อยสู่ชั้นเทอร์โมสเฟียร์ ตำแหน่งและการเคลื่อนไหวของสิ่งที่เรียกว่า "หน่วยตกอิสระ" (FFU) จะถูกบันทึกอย่างแม่นยำโดยเซ็นเซอร์และระบบกล้องหลังจากการดีดตัวออก จึงสร้างพื้นฐานการคำนวณที่แท้จริงให้กับทีมงาน

ทีม UB-Space ได้พัฒนากลไกพิเศษสำหรับโมดูลจรวดเพื่อให้สามารถดีด FFU ออกได้อย่างน่าเชื่อถือในเวลาที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม การใช้กลไกในอวกาศนั้นแตกต่างอย่างมากจากภารกิจทั่วไปบนโลก ตามที่นักศึกษาเทคโนโลยียานอวกาศ Oliver Dorn ระบุว่าการใช้พลังงาน น้ำหนัก และพื้นที่ติดตั้งล้วนมีจำกัด นอกจากนี้ แรงเสียดทานของอากาศยังส่งผลให้เกิดอุณหภูมิที่สูงถึง +200 °C หลังจากการทดสอบหลายครั้ง ทีมได้ตัดสินใจเลือกใช้ระบบขับเคลื่อนที่ประกอบด้วยแกนเกลียวขนานสองแกนที่ขยายยูนิตที่ FFU ตั้งอยู่ แผ่นปิดซึ่งจะถูกพ่นออกก่อนจะทำหน้าที่เป็นช่องเปิดสำหรับยูนิต แกนสแตนเลสจากโปรแกรม igus ® drylin ® แต่ละแกนขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์สเต็ปเปอร์ NEMA 11 ซึ่งครอบคลุมระยะทาง 150 มิลลิเมตรด้วยแรงบิดสูงและความเร็วต่ำ 3 ซม./วินาที ด้านตรงข้ามของโครงสร้างติดตั้งบนผนังจรวดด้วยน็อตสกรูลีดพิมพ์ 3 มิติที่ทำจาก iglidur ® J260-PF เพื่อให้สามารถดีด FFU ออกได้อย่างราบรื่นที่สุด รางดีดจึงบุด้วยฟิล์มเลื่อนพลาสติก Tribo-Tape ที่ทำจาก iglidur ® V400 วัสดุจาก igus ® เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานประเภทนี้โดยเฉพาะ เนื่องจากคุณสมบัติการเลื่อนที่เหมาะสมที่สุดช่วยให้ดีดออกได้โดยไม่ต้องเอียงและใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ วัสดุเหล่านี้ยังทนทานต่อแรงดันและอุณหภูมิ และมีน้ำหนักเบา ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับข้อกำหนดโครงสร้างพิเศษ

นอกจาก iglidur J260-PF tribofilament ที่ใช้แล้วigus ยังนำเสนอฟิลาเมนต์อื่นๆ สำหรับการพิมพ์ 3 มิติอีกด้วย ดังที่ชื่อบ่งบอก ฟิลาเมนต์เหล่านี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมตามไตรโบฟิลาเมนต์และเหมาะสำหรับการใช้งานใดๆ ที่มีปัญหาแรงเสียดทานและการสึกหรอ สำหรับการใช้งานดังกล่าว ลูกค้าจะได้รับประโยชน์จากอายุการใช้งานที่ยาวนานและทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 180°C กระบวนการพิมพ์ช่วยให้ผลิตรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้ในขั้นตอนเดียว กระบวนการเติมแต่งเหมาะเป็นพิเศษสำหรับชิ้นส่วนพิเศษสำหรับต้นแบบหรือปริมาณเล็กน้อย ต้นทุนการผลิตต่ำกว่า จึงไม่มีปริมาณขั้นต่ำ