Součást vyrobená 3D tiskem pro odstraňování „neužitečného“ kosmického smetí

• Co bylo potřeba: dva krokové motory NEMA 11, matice vodicího šroubu z igliduru ® J260 tribofilament®, plastová kluzná fólie Tribo-Tape z igliduru® V400.
• Výrobní proces: V případě potřeby je možné použít i další technologie: Vytlačování vláken (FDM)
• Požadavky: Teplotní & odolnost součástí vůči tlaku, odolná a lehká konstrukce, spolehlivý vyhazovací mechanismus.
• Materiál: iglidur® J260
• Odvětví: Výroba, zpracování a distribuce plastů: Letecký a kosmický průmysl
• Úspěch díky spolupráci: krokový motor a závitové vřeteno spolu s plastovou kluznou fólií zaručují spolehlivé vyhazování.

Aplikace na první pohled:
Aby bylo možné úspěšně sbírat vesmírný odpad, je třeba nejprve shromáždit zkušební data o pohybu dílů ve vesmíru. Tým šesti studentů z Brémské univerzity a Vysoké školy aplikovaných věd v Brémách vyvinul raketový modul, který pomocí senzorů a kamer zaznamenává pohyb a polohu objektů ve vesmíru pomocí katapultovaného zkušebního tělesa. Pro katapultovací mechanismus byly použity dva paralelní šroubové pohony. Šroubové pohony byly vystaveny extrémnímu zatížení, například teplotám +200 °C v důsledku tření vzduchu, a musely spolehlivě fungovat. Zde přišly ke slovu komponenty od společnosti igus®: Každý z pohonů vřetena drylin® byl poháněn krokovým motorem NEMA 11. Držák zkušebního tělesa byl připevněn k matici olověného šroubu vytištěné na 3D tiskárně z tribofilamentu® iglidur® J260-PF. K zajištění vyklouznutí zkušebního tělesa z držáku a jeho oddálení od rakety byla použita plastová kluzná fólie.

V rámci projektu UB-Space se šest studentů zabývalo problémem "sběru" a likvidace vesmírného odpadu. K realizaci tohoto projektu však tým pod vedením Maren Hülsmannové potřeboval dostatek testovacích dat o pohybu objektů ve vesmíru. Za tímto účelem chtěli do termosféry vysunout testovací objekt ve tvaru krychle a pozorovat jej pomocí kamer a senzorů, aby získali potřebná reálná data. Tým potřeboval spolehlivé materiály pro součásti katapultovacího mechanismu, jimiž měl být objekt z rakety vypuštěn. Ty musely splňovat zvláštní požadavky týkající se vesmíru, jako je omezený prostor pro instalaci a hmotnost, stejně jako spotřeba energie a dobrá odolnost vůči tlaku a teplotě.

Díky materiálům od společnosti igus® optimalizovaným pro posuvné aplikace tým rychle našel vhodné komponenty pro plánovaný vyhazovací mechanismus. Ten se skládal ze dvou krokových motorů NEMA 11, které byly následně připojeny k závitovému vřetenu pomocí spojky. Tato konstrukce byla na stěnu rakety připevněna pomocí 3D tištěné matice olověného šroubu z igliduru® J260-PF. Pojezdová plocha vystřelovacího padáku byla obložena páskou Tribo-Tape z igliduru® V400, aby bylo možné vystřelit zkušební předmět bez tření.

Nejen na Zemi existuje velký problém s odpady. Vzhledem k tomu, že kolem modré planety obíhá více než 1 000 družic, je po desetiletích vesmírných cest ve vesmíru také spousta odpadu. V současné době obíhá kolem Země více než 30 000 objektů, což může být pro aktivní družice velmi nebezpečné. Tato tělesa mohou dosahovat rychlosti až 25 000 km/h, a v případě srážky tak uvolňovat velmi ničivou energii. Cílem projektu UB-Space je shromažďovat odpad ve vesmíru a správně jej likvidovat. Šestičlenný interdisciplinární tým složený ze studentů Univerzity v Brémách a Vysoké školy aplikovaných věd v Brémách si dal za úkol analyzovat pohyb těchto takzvaných "nespolupracujících objektů" ve vesmíru, aby umožnil vhodnou kampaň na sběr odpadu. Za tímto účelem bylo do termosféry vypuštěno zkušební těleso instalované v raketovém modulu. Poloha a pohyb takzvané "volně padající jednotky" (FFU) je po katapultáži přesně zaznamenávána senzory a kamerovým systémem, čímž tým vytváří reálný výpočetní základ.

Tým UB-Space vyvinul speciální mechanismus pro raketový modul, aby bylo možné tuto FFU spolehlivě vysunout ve správný čas. Použití tohoto mechanismu ve vesmíru se však od běžných misí na Zemi výrazně liší. Podle studenta lodní techniky Olivera Dorna jsou spotřeba energie, hmotnost a prostor pro instalaci omezené. Kromě toho dochází vlivem tření vzduchu k teplotám až +200 °C. Po několika testech se tým rozhodl pro pohonný systém sestávající ze dvou paralelních závitových vřeten, která prodlužují jednotku, v níž je umístěna FFU. Jako otvor pro jednotku slouží klapka, která je předem odstřelena. Vřetena z nerezové oceli z programu igus® drylin® jsou poháněna krokovým motorem NEMA 11. Každé vřeteno je poháněno krokovým motorem. Při vysokém točivém momentu a nízké rychlosti 3 cm/s překonávají vzdálenost 150 milimetrů. Na opačné straně konstrukce je na stěnu rakety připevněna matice olověného šroubu z 3D-tisku iglidur® J260-PF. Aby bylo možné co nejplynuleji vysunout FFU, je vystřelovací padák obložen plastovou kluznou fólií Tribo-Tape z iglidura® V400. Materiály od společnosti igus® jsou ideální právě pro tento typ použití, protože jejich optimální kluzné vlastnosti zajišťují vyhazování bez náklonu a s nízkou energetickou účinností. Jsou také odolné vůči tlaku a teplotě a mají nízkou hmotnost, což bylo rozhodující pro speciální konstrukční požadavky.

Kromě použitého tribofilamentu iglidur J260-PF nabízí igus i další filamenty pro 3D tisk. Jak již název napovídá, jde o tribologicky optimalizovaná filamenta, která jsou vhodná pro všechny aplikace, kde je problémem tření a opotřebení. Právě v takových aplikacích mohou zákazníci těžit z dlouhé životnosti a teplotní odolnosti až do 180 °C. Proces tisku umožňuje vyrábět složité geometrie v jedné operaci. Aditivní proces je obzvláště vhodný pro speciální díly pro prototypy nebo malé objemy. Výrobní náklady jsou nižší, a proto není nutné dodržovat minimální množství.