Spolupráce firem Prusa Research a TRL Space vedla ke vzniku polykarbonátového filamentu pro stolní 3D tiskárny, který nyní vstupuje na trh. Materiál s obchodním označením Prusament PC Space Grade Black se chlubí vlastnostmi, které jsou vhodné pro použití na družicích, ale uplatnění najde i v laboratořích částicové fyziky, ale i jinde, kde uživatel vyžaduje rozměrovou přesnost, odolnost a elektrostatickou bezpečnost. Další výhodou je jeho nízká cena i to, že se s ním dá pracovat na běžných domácích 3D tiskárnách. Právě díky těmto vlastnostem by mohl otevřít cestu k rychlejšímu, dostupnějšímu a bezpečnějšímu vývoji součástek pro družice, výzkumná zařízení i náročné průmyslové aplikace.

„Jsme přesvědčeni, že se jedná o přelomový materiál, který dokáže zpřístupnit vývoj kosmických technologií mnohem širšímu okruhu vývojářů, výzkumníků i firem. To, co bylo dosud doménou specializovaných laboratoří s drahým vybavením, je teď možné tisknout jednoduše a levně na běžné 3D tiskárně. A právě v této kombinaci špičkových parametrů a dostupnosti vidíme skutečný posun,“ uvedl Josef Průša, zakladatel a CEO společnosti Prusa Research, která si vzhledem k unikátním vlastnostem nového materiálu podala patentovou přihlášku a v současnosti čeká na její schválení. Právě díky snadné tisknutelnosti na komerčně široce dostupných stolních tiskárnách bez nutnosti investovat do speciálního vybavení se výrazně zjednodušuje a zrychluje vývoj potřebných dílů. Výrobci i výzkumníci si nyní mohou potřebnou součástku navrhnout a vytisknout přímo ve své laboratoři nebo firmě během několika hodin bez nutnosti zadávat výrobu externím dodavatelům, čekat na doručení nebo platit vysoké částky za zakázkovou produkci. To urychluje celý inovační cyklus od prvního nápadu až po funkční prototyp nebo finální díl.

„Aditivní výroba má v kosmickém průmyslu obrovský potenciál. Umožňuje rychlejší vývoj, prototypování i výrobu strukturálních dílů, a to za zlomek ceny běžných řešení. Co ale dlouho chybělo, byl spolehlivý, dostupný a snadno tisknutelný materiál s vhodnými vlastnostmi pro použití ve vesmíru. Spoluprací s Prusa Research jsme tento problém vyřešili,“ říká Petr Kapoun, CEO společnosti TRL Space, která materiál plánuje využívat v rámci svých vlastních projektů a přispět tak k vyšší flexibilitě a efektivitě při vývoji a testování kosmických zařízení.

Filament Prusament PC Space Grade Black je navržen tak, aby splňoval náročné požadavky na použití v prostředí, kde přijde do kontaktu s vakuem, prudkým kolísáním teplot a budou na něj kladeny vysoké nároky na elektrostatickou bezpečnost. Jednou z největších výzev při použití plastových materiálů v kosmickém prostoru je takzvané odplyňování, tedy uvolňování mikroskopických zbytků látek, které z materiálu ve vakuu sublimují. Tyto výpary mohou například znečistit optické povrchy, poškodit citlivou elektroniku nebo narušit nejrůznější měření. Prusament PC Spacem Grade Black má v tomto ohledu mimořádně dobré výsledky. Podle dosavadních laboratorních testů vykazuje jen minimální ztrátu hmotnosti (v parametru TML hluboko pod limitem Evropské kosmické agentury) a v testu CVCM, který měří množství kondenzovatelných výparů, dokonce dosáhl nulové hodnoty. To je výsledek, kterého běžné a cenově dostupné plasty obvykle nedosahují. Materiál je navíc elektrostaticky disipativní (ESD safe), což znamená, že dokáže bezpečně odvádět elektrostatický náboj. To je klíčové především v případech, kdy přichází do kontaktu s elektronikou.

I přesto, že lze filament tisknout na běžné stolní 3D tiskárně – tedy na zařízení, které se dnes běžně používá třeba ve školách, dílnách nebo startupech, zachovává si velmi dobrou přesnost a spolehlivost i při tisku větších objektů, například o velikosti 20 × 20 centimetrů, což je rozměr, který by u méně kvalitního materiálu mohl způsobit deformace. Díky tomu se hodí třeba pro výrobu krytů elektroniky, držáků kabelů nebo jiných menších technických dílů. Vývojáři již pracují na tom, aby materiál splnil i ty nejpřísnější standardy potřebné pro výrobu nosných konstrukcí malých CubeSatů. A v plánu jsou i další testy, například měření odolnosti vůči radiaci, které proběhne v laboratořích CERNu, nebo zkoušky při opakovaném zahřívání a ochlazování v podmínkách simulujících kosmické prostředí, které provede Evropská kosmická agentura. Právě tyto extrémní výkyvy teplot a radiace jsou běžnou zátěží, které musejí komponenty družic a dalších zařízení ve vesmíru odolávat.

Zdroje informací:
Tisková zpráva PRUSA Research a TRL Space

Zdroje obrázků:
Tisková zpráva PRUSA Research a TRL Space