Эти образцы были получены в ходе космического эксперимента «3D-печать»: в условиях невесомости, на Российском сегменте Международной космической станции, с помощью первого российского космического 3D-принтера. Образцы были доставлены с МКС на Землю и переданы КузГТУ.
Работу провели ученые кафедры технологии машиностроения с привлечением сотрудников Института химических и нефтегазовых технологий КузГТУ. Помимо исследования экспериментального материала ученые провели сравнительный анализ структурно-фазовых и физико-механических характеристик образцов, полученных в условиях космоса, с характеристиками подобных пластиков, полученных на Земле.
«“Внеземные” образцы не уступают по своим свойствам и механическим характеристикам образцам, полученным в земных условиях, и это позволяет сделать вывод о принципиальной возможности получения необходимых деталей путем печати в условиях невесомости и соответствующих воздействий»,— комментирует результаты исследований Николай Абабков, доцент, заведующий кафедрой технологии машиностроения КузГТУ.
Ученые исследовали механические свойства «внеземного» материала при растяжении, изгибе, ударах, его прочность и твердость, проанализировали изломы. Определены степень кристалличности полимера и его теплофизические свойства.
«Важность производства различных изделий в условиях космического пространства продиктована в первую очередь сложностью и дороговизной оперативного снабжения обитаемых космических аппаратов, работающих как на орбите Земли, так и в перспективе при развитии пилотируемой космонавтики и длительных путешествиях до других планет,— добавляет Кирилл Костиков, проректор по научной работе и международному сотрудничеству КузГТУ.— Космонавтам на МКС, часто непредсказуемо, могут понадобиться различные изделия для внеплановой замены вышедших из строя или какие-то новые детали. Зачастую эти детали являются ответственными изделиями, и необходимо прогнозировать их поведение и срок службы в условиях космоса».
Выводы ученых послужат дальнейшему развитию космических технологий, ответят на вопрос о возможности производства деталей в условиях невесомости или микрогравитации.
Василий Федоров, руководитель Научно-инновационного центра космических технологий КузГТУ, ответил на вопросы «Ъ-Науки»:
— Какие особенности имеет первый российский космический 3D-принтер?
— В первую очередь его особенность в том, что он спроектирован для использования в замкнутых герметичных пространствах, где нет возможности проветрить помещение. Во-вторых, он спроектирован с учетом стартовых нагрузок ракетоносителя. В-третьих, вся аппаратно-программная архитектура построена на использовании российской электроники с военной приемкой. Конструкция принтера спроектирована с учетом ухудшения моторики пальцев космонавтов и выполнена укрупненными блоками, удобными для замены в условиях невесомости.
— Как невесомость влияет на процесс 3D-печати полимерных материалов?
— Именно на печать полимерных материалов и сам процесс невесомость практически не оказывает влияние. Незначительно увеличивается точность выкладки слоев и уменьшается наружная шероховатость.
— Можно ли использовать эту технологию для печати запчастей из других материалов (металлы, композиты)?
— Данную технологию планируется развить в печать изделий из полимерных композитов с непрерывным армированием.
— Насколько экономически выгодна 3D-печать в космосе по сравнению с доставкой деталей с Земли?
— Экономический эффект оценить сложно (данные есть только у «Роскосмоса») и рано, но одно можно сказать точно: увеличивается инструментарий космонавтов, что способствует устойчивости эксплуатации станции и графика проведения научных экспериментов на борту.
— Как эта технология может повлиять на планирование длительных миссий (например, на Марс)? Как это может изменить логистику МКС и будущих межпланетных миссий?
— Можно только предположить, что в будущих миссиях все средства изготовления, и 3D-принтеры в первую очередь, будут транспортировать в первую очередь и вся логистика будет выстроена в доставке необходимого сырья.
— Может ли космическая 3D-печать стать коммерческим направлением (например, для орбитальных фабрик)?
— Может, но с точки зрения именно металлургии и получения изделий с уникальной кристаллической структурой.
Подготовлено при поддержке Минобрнауки
