Komponen pencetakan 3D untuk menghilangkan puing-puing luar angkasa yang "tidak kooperatif"

• Yang diperlukan: dua Motor stepper NEMA11, mur cetakan 3D yang terbuat dari tribofilamen iglidur J260, liner plastik tribo-tape terbuat dari iglidur V400
• Metode pembuatan: ekstrusi filamen (FDM)
• Persyaratan:suhu komponen dan ketahanan tekanan; tahan lama, desain ringan; mekanisme ejection yang andal
• Bahan: iglidur J260
• Industri:kedirgantaraan dan penerbangan
• Sukses melalui kolaborasi:motor stepper, lead screw, dan liner plastik menjamin ejection yang andal 

Sekilas tentang aplikasis:
agar berhasil mengumpulkan puing-puing ruang, data uji pada bagian pertama-tama harus dikumpulkan pada pergerakan ruang. Untuk melakukan ini, tim yang terdiri dari enam mahasiswa dari University of Bremen dan Bremen University of Applied Sciences mengembangkan modul roket yang menggunakan sensor dan kamera untuk merekam pergerakan dan posisi objek di ruang angkasa menggunakan benda yang diuji dikeluarkan. Dua lead screw drive digunakan secara paralel untuk mekanisme ejection. Penggerak lead screw terkena beban ekstrem, seperti suhu +200 °C karena gesekan udara, dan harus berfungsi dengan andal. Di sinilah komponen igus berperan: Lead screw drive drylin masing-masing digerakkan oleh motor stepper NEMA11. Braket untuk badan diuji dipasang ke nut lead screw cetak 3D yang terbuat dari tribofilamen iglidur J260-PF. Liner plastik digunakan untuk memastikan bahwa benda yang diuji terlepas dari braket dan menjauh dari roket.
 

Modul roket dari dalam: Penggerak linier mendorong badan uji keluar melewati penutup.

Masalah

Dalam proyek UB-Space, enam mahasiswa mengerjakan masalah "mengumpulkan" kembali sampah antariksa dan membuangnya. Namun, untuk mengimplementasikan proyek ini, tim yang dipimpin oleh Maren Hülsmann membutuhkan data uji yang memadai mengenai pergerakan objek di luar angkasa. Untuk melakukan ini, mereka ingin menjatuhkan benda uji berbentuk kubus ke termosfer dan mengamatinya dengan kamera dan sensor untuk mengumpulkan data nyata yang mereka butuhkan di sana. Tim membutuhkan bahan yang dapat diandalkan untuk komponen mekanisme ejection yang akan menjatuhkan benda dari roket. Itu harus memenuhi persyaratan khusus ruang, seperti ruang dan berat instalasi yang terbatas, serta konsumsi energi dan ketahanan yang baik terhadap tekanan dan suhu.

Solusi

Dengan material dari igus yang dioptimalkan untuk aplikasi geser, tim dengan cepat menemukan komponen yang sesuai untuk mekanisme ejection yang direncanakan. Ini terdiri dari dua motor stepper NEMA 11, yang masing-masing dihubungkan dengan kopling ke lead screw. Struktur ini dipasang di dinding roket dengan mur cetak 3D yang terbuat dari iglidur J260-PF. Permukaan saluran ejection dilapisi dengan tribo-tape yang terbuat dari iglidur V400, sehingga benda uji dapat dikeluarkan tanpa gesekan.
 
 

Perlindungan lingkungan luar angkasa

Masalah sampah yang besar tidak hanya terjadi di bumi. Dengan lebih dari 1.000 satelit yang mengorbit planet biru, setelah beberapa dekade perjalanan ruang angkasa, ada juga banyak sampah di luar angkasa. Sekarang ada lebih dari 30.000 objek di orbit bumi yang bisa sangat berbahaya bagi satelit aktif. Benda-benda ini dapat mencapai kecepatan hingga 25.000 km/jam dan dengan demikian melepaskan energi destruktif yang tinggi jika terjadi tabrakan. Tujuan dari proyek UB-Space adalah untuk mengumpulkan sampah di luar angkasa dan membuangnya dengan benar. Enam anggota tim interdisipliner yang terdiri dari mahasiswa dari University of Bremen dan Bremen University of Applied Sciences telah menetapkan tugas menganalisis pergerakan apa yang disebut "objek tidak kooperatif" ini di ruang angkasa untuk memungkinkan kampanye pengumpulan sampah yang tepat. Untuk tujuan ini, badan uji yang dipasang di modul roket dilepaskan ke termosfer. Posisi dan pergerakan dari apa yang disebut "Unit Jatuh Bebas" (FFU) direkam dengan tepat oleh sensor dan sistem kamera setelah dikeluarkan, sehingga menciptakan dasar perhitungan yang nyata bagi tim.

Roket dengan modul diluncurkan ke luar angkasa pada 15 Maret 2017

komponen igus membuktikan diri di luar angkasa

Untuk bisa mengeluarkannya secara andal di waktu yang tepat, tim UB-Space mengembangkan mekanisme khusus untuk modul roket. Namun, penggunaan mekanika di luar angkasa sangat berbeda dengan operasi biasa di bumi. Menurut mahasiswa teknik kelautan Oliver Dorn, konsumsi energi serta berat dan ruang instalasi terbatas. Selain itu, gesekan udara menghasilkan suhu hingga +200°C. Setelah beberapa pengujian, tim memutuskan sistem penggerak yang terdiri dari dua lead screw yang digunakan secara paralel untuk memperpanjang unit tempat FFU berada. Pembukaan untuk unit adalah penutup yang ditiup terlebih dahulu. Lead screw stainless steel dari rangkaian igus drylin masing-masing digerakkan oleh motor stepper NEMA 11. Dengan melakukan itu, mereka mampu menempuh jarak 150 milimeter pada torsi tinggi dan kecepatan rendah 3 cm/s. Sisi berlawanan dari struktur dilekatkan pada dinding roket dengan mur cetak 3D yang terbuat dari iglidur J260-PF. Agar FFU dapat dikeluarkan semulus mungkin, poros ejection dilapisi dengan liner plastik tribo-tape yang terbuat dari iglidur V400. Bahan dari igus sangat cocok untuk penggunaan seperti itu, karena sifat gesernya yang optimal memastikan pelepasan yang bebas kemiringan dan hemat energi. Mereka juga tahan terhadap tekanan dan suhu dan memiliki bobot yang rendah, yang sangat penting untuk persyaratan konstruksi khusus.

(Dari kiri) konsultan penjualan igus Florian Schindler, Amina Zaghdane, Maren Hülsmann dan Lars Flemnitz

Pencetakan 3D untuk proyek kecil dan besar

Selain tribofilamen iglidur J260-PF yang digunakan, igus menawarkan filamen lain untuk pencetakan 3D. Seperti namanya, filamen secara tribologis dioptimalkan dan cocok untuk aplikasi apa pun di mana gesekan dan keausan yang perlu diperhatikan. Hanya dalam aplikasi seperti itulah pelanggan mendapat manfaat dari masa pakai yang lama dan ketahanan suhu hingga 180°C. Proses pencetakan memungkinkan geometri rumit untuk diproduksi dalam satu operasi. Proses aditif sangat cocok untuk suku cadang khusus untuk prototipe atau volume kecil. Biaya produksi lebih murah dan oleh karena itu tidak ada jumlah minimum. 
 

tribofilament® iglidur J260-PF