3D nyomtatott alkatrész a „nemkívánatos“ űrszemét eltávolítását végző alkalmazásban

• Megoldandó probléma: két NEMA11 léptetőmotor, 3D nyomtatott anyák iglidur J260 tribofilamentből, tribo-tape műanyag betét iglidur V400-ból
• Gyártási eljárás: szálanyag extrudálás (FDM)
• Követelmények: hőmérséklet- és nyomásálló alkatrész; tartós, könnyű kialakítás; megbízható kibocsátó mechanizmus
• Anyag: iglidur J260
• Iparág: repüléstechnika és repülőipar
• Sikeres együttműködés: a léptetőmotorok, a vezérorsó és a műanyag betét garantálja a megbízható kilökést 

Az alkalmazásról röviden:
az űrben keringő szemét sikeres begyűjtése érdekében először az űrbéli mozgásra vonatkozó adatgyűjtés szükséges. Ennek érdekében a Brémai Egyetem és a Brémai Alkalmazott Tudományok Egyeteme hat diákjából álló csapata kifejlesztett egy rakétamodult, amely érzékelők és kamerák segítségével rögzíti a tárgyak mozgását és helyzetét az űrben egy kibocsátott tesztelem segítségével. A kibocsátó mechanizmushoz párhuzamosan két vezérorsós hajtást használtak. A vezérorsós hajtásoknak rendkívüli terhelés, például a levegősúrlódás miatti +200°C-os hőmérséklet, mellett is megbízhatóan kellett működniük. Itt léptek be az igus alkatrészek: A drylin vezérorsós hajtásokat egy-egy NEMA11 léptetőmotor hajtotta meg. A tesztelem tartóját egy iglidur J260-PF tribofilamentből készült 3D-nyomtatott vezérorsóanyához erősítették. Műanyag betét alkalmazásával biztosították, hogy a teszttest kicsússzon a tartóból, és eltávolodjon a rakétától.
 

A rakétamodul belülről: A lineáris hajtások a teszttestet kibocsátják a fedélen keresztül.

Probléma

Az UB-Space projekt keretében hat diák az űrszemét ismételt "összegyűjtésének" és ártalmatlanításának problémáján dolgozott. A projekt megvalósításához azonban a Maren Hülsmann vezette csapatnak elegendő tesztadatra volt szüksége a tárgyak űrbéli mozgását illetően. A szükséges valós adatokhoz úgy terveztek hozzájutni, hozzájutni egy kocka alakú tesztdarabot a termoszférába juttatnak, majd kamerák és érzékelők segítségével megfigyelik. A csapatnak megbízható anyagokra volt szüksége a tárgyat a rakétáról kibocsátó mechanizmus alkatrészeihez. Meg kellett felelnie a speciális igényeknek, mint például a korlátozott beépítési hely és tömeg, az energiafogyasztás, valamint a jó nyomás- és hőmérséklet-állóság.

Megoldás

Az igus sikló alkalmazásokhoz optimalizált anyagaival a csapat gyorsan megtalálta a megfelelő alkatrészeket a tervezett kilökési mechanizmushoz. Ez két NEMA 11 léptetőmotorból állt, amelyeket egy-egy csatlakozó köt össze egy vezérorsóval. Az egységet egy 3D nyomtatással iglidur J260-ból készült anya rögzíti a hordozórakéta falához. A kilökő cső futófelületét iglidur V400 anyagból készült tribo-tape betéttel bélelték, hogy a teszttárgyat súrlódás nélkül lehessen kilőni.
 
 

A Világűr védelme

Nem csak a Földön jelent komoly problémát a hulladék. A több mint 1 000, Kék Bolygónk körül keringő műhold és az űrutazás elmúlt évtizedei hatalmas szeméthegyeket hagytak a Világűrben. Jelenleg több, mint 30 000 olyan tárgy kering Föld-körüli pályán, amelyek nagyon veszélyesek lehetnek az aktív műholdakra nézve. Ezek elérhetik az akár 25 000 km/h sebességet is, így egy esetleges ütközés rendkívüli pusztítással jár. Az UB-Space projekt célja a hulladék űrben történő összegyűjtése és megfelelő ártalmatlanítása. A Brémai Egyetem és a Brémai Alkalmazott Tudományok Egyeteme hallgatóiból álló hattagú interdiszciplináris csapat azt a feladatot tűzte ki maga elé, hogy elemezze ezen úgynevezett "nem együttműködő objektumok" mozgását az űrben, hogy megfelelő hulladékgyűjtési tervet készíthessenek. Ebből a célból egy rakétamodulba szerelt tesztobjektumot bocsátanak a termoszférába. Az úgynevezett "Free Falling Unit" (FFU) helyzetét és mozgását a kilökődés után szenzorok és kamerarendszer rögzíti, így valódi számítási alapot biztosítva a csapat számára.

A modullal felszerelt rakéta 2017. március 15-én indult útjára az űrbe

Az igus alkatrészek az űrben is bizonyítanak

A megfelelő időben történő megbízható kibocsátás érdekében a UB-Space csapata speciális mechanizmust fejlesztett ki a rakétamodulhoz. A mechanika űrbeli alkalmazása azonban nagyon eltér a Földön megszokottól. Oliver Dorn tengerészmérnök hallgató szerint az energiafogyasztás, valamint a tömeg és a beépítési hely is korlátozott. Ezenkívül a levegő súrlódása akár +200°C-os hőmérsékletet is eredményez. Számos teszt után a csapat egy olyan meghajtórendszer mellett döntött, amely két vezérorsóból áll, amelyeket párhuzamosan használtak az FFU-t tartalmazó egység meghosszabbításához. Az egység nyílása egy csappantyú, amelyet előzetesen lelöknek. Az igus drylin termékcsalád rozsdamentes acél vezérorsóit egy-egy NEMA 11 léptetőmotor hajtja meg. Eközben 150 milliméteres távolságot tesznek meg nagy nyomatékkal és alacsony, 3 cm/s sebességgel. Az egység ellenkező oldalát egy 3D nyomtatással iglidur J260-PF-ből készült anya rögzíti a hordozórakéta falához. Annak érdekében, hogy az FFU a lehető legsimábban kilökhető legyen, a kilökőtengelyt iglidur V400-ból készült tribo-tape műanyag betétekkel bélelték ki. Az igus anyagai pontosan ilyen felhasználásra ideálisak, mivel optimális csúszási tulajdonságaik dőlésmentes és energiatakarékos kilökődést biztosítanak. Nyomás- és hőmérséklet-álló jellemzőik és kis tömegük kulcsfontosságú volt a speciális építési követelmények szempontjából.

(balról) az igus értékesítési tanácsadója, Florian Schindler, Amina Zaghdane, Maren Hülsmann és Lars Flemnitz

3D nyomtatás kis és nagy ötletekhez

Az itt használt iglidur J260-PF tribofilamenten kívül az igus más szálakat is kínál 3D nyomtatáshoz. Ahogy a neve is sugallja, a szálanyagok tribológiailag optimalizáltak, és minden olyan alkalmazáshoz alkalmasak, ahol a súrlódás és a kopás egyaránt problematikus. A hosszú élettartam és a 180°C-ig terjedő hőállóság pontosan ilyen körülmények között jelent hatalmas előnyt Ügyfeleinknek. A nyomtatási eljárás lehetővé teszi bonyolult geometriák egyetlen műveletben történő előállítását. Az additív eljárás különösen alkalmas prototípusok vagy kis mennyiségek speciális alkatrészeihez. A gyártási költségek alacsonyabbak, ezért nincs minimális rendelési mennyiség. 
 

iglidur J260-PF tribofilament®