Kevyemmät ja nopeammin valmistuvat avaruusalukset ovat tavoitteena suomalaisen tutkimusryhmän projektissa. Toivottuihin ominaisuuksiin on mahdollista päästä korvaamalla metalliosat 3D-tulostetuilla muoviosilla.
Muoviset osat mahdollistavat kevyemmät avaruusalukset. Alusten valmistus nopeutuu huomattavasti, kun useita osia voidaan 3D-tulostaa. Tulostusmenetelmänä projektissa Maker3D on käyttänyt ja tulee käyttämään FDM- tekniikkaa. Tekniikan etuina ovat mm. ilmailuteknologian käyttöön kehitetyt monipuoliset raaka-ainevaihtoehdot ja mahdollisuus tulostaa eri materiaaleja samaan kappaleeseen. Lisäksi erilliset liukenevat tukimateriaalit mahdollistavat hyvinkin vaativien muotojen käytön. Aluksiin pystytään 3D-tulostusmenetelmillä valmistamaan monimutkaisempia geometrioita kuin perinteisempiä menetelmiä käyttämällä. Uudet materiaalit ovat erittäin kestäviä, nopeita valmistaa sekä edullisia.
”Lopputuloksena saadaan kevyempiä avaruusaluksia edullisemmin ja nopeammin”, kertoo projektia vetävä tutkija Antti Kestilä Ilmatieteenlaitokselta.
Maker3D:n rooli on ollut tuoda projektiin vahva osaaminen ja riittävä laitekanta juuri FDM-menetelmän osalta. Komponentit valmistetaan ja pintakäsitellään huolellisesti mahdollisimman pitkälle valmiiksi seuraavaa käsittelyvaihetta varten. Tulostettu ja käsitelty elementti siirtyy Maker3D:lta Aalto-yliopistolle, joka toteuttaa osaan ALD- pinnoituksen.
ALD eli Atomic Layer Deposition menetelmän etuna on erityisesti sen kyky peittää monimutkaisetkin 3D- rakenteet koostumukseltaan ja ominaisuuksiltaan tasaisella pinnoitteella. Pinnoitteella luodaan sähköjohteita. ALD- Pinnoituskerroksen paksuuden tarkan hallinnan lisäksi metodin etuna on myös erittäin hyvä pinnanlaatu.
Millaisten osien tulostuksesta tässä hankkeessa on ollut kyse?
- Tehtävänämme on valmistaa sekundääriosia eli esimerkiksi koteloita satelliitteihin. Oman haasteensa projektiin on tuonut se, että normaalisti toimitaan yritysympäristössä ja nyt mennäänkin avaruuteen eli TRL5 ympäristöön. Se tarkoittaa sitä että osien on täytettävä lähiavaruuden ympäristön vaatimukset. Tulosteiden on kestettävä esimerkiksi voimakasta tärinää, sähkövarausta, nopeita lämpötilan vaihteluita ja muoville korkeita lämpötiloja. Osissa voi olla jopa sisäänrakennettuja sähköpiirin linjoja, kertoo projektissa alusta asti mukana ollut Maker3D:n projektityöntekijä Lauri Pitkänen.
Osaaminen ja tietämys materiaalien suhteen on kasvanut projektin myötä valtavasti. Uusia havaintoja ja keksintöjä liittyen erilaisiin raaka-aineisiin ja niiden ominaisuuksiin on pystytty tekemään entistä enemmän.
- Kiehtovinta on se, että tässä tehdään kokeilevaa tiedettä ja jotain täysin uutta ja ennennäkemätöntä. Tätä 3D- tulostus on parhaimmillaan; mahdollisuus tuoda yhdellä palasella arvaamaton lisäarvo ja venyttää tämänhetkistä teknologiaa äärimmilleen, Pitkänen Maker3D:lta jatkaa.
HighPEEK-projekti käynnistyi syyskuussa, ja se kestää kaksi vuotta. Projektin lopussa valmistettavat osat tulevat soveltumaan avaruuskäyttöön. Seuraava askel tästä on muoviosien valmistus osaksi oikeaa avaruusalusta.
Projektia rahoittaa Euroopan avaruusjärjestö ESA (ARTES-projekti 4000127834/19/UK/AB). Ilmatieteen laitos johtaa suomalaista konsortiota, jossa ovat mukana myös Aalto-yliopiston ADDLab, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, Carbodeon Oy, Helsingin yliopiston Kemian osasto ja Maker3D Oy.
Ystävällisin terveisin
Suvi Lohilahti
BPM – Maker3D
