Componente de impressão 3D para a remoção de detritos espaciais "não cooperativos"

• O que era necessário: dois motores de passo NEMA 11, porca de parafuso de avanço impressa em 3D feita de tribofilamento iglidur ® J260®, filme plástico deslizante Tribo-Tape feito de iglidur® V400
• Processo de fabricação: Extrusão de filamento (FDM)
• Requisitos: Temperatura & resistência à pressão dos componentes, design durável e leve, mecanismo de ejeção confiável
• Material: iglidur® J260
• Setor: Indústria aeroespacial
• Sucesso por meio da cooperação: o motor de passo e o fuso rosqueado, juntamente com o filme plástico deslizante, garantem uma ejeção confiável

A aplicação em
um relance: Para que a coleta de detritos espaciais seja bem-sucedida, primeiro é necessário coletar dados de teste sobre o movimento das peças no espaço. Uma equipe de seis estudantes da Universidade de Bremen e da Universidade de Ciências Aplicadas de Bremen desenvolveu um módulo de foguete que usa sensores e câmeras para registrar o movimento e a posição de objetos no espaço usando um corpo de prova ejetado. Duas unidades de parafuso paralelas foram usadas para o mecanismo de ejeção. Os acionamentos de parafuso foram expostos a cargas extremas, como temperaturas de +200 °C devido ao atrito com o ar, e tiveram que funcionar de forma confiável. Foi aí que os componentes da igus® entraram em ação: Os acionamentos do fuso drylin® foram acionados por um motor de passo NEMA 11. O suporte para o corpo de prova foi fixado em uma porca de parafuso de avanço impressa em 3D feita de tribofilamento® iglidur® J260-PF. Um filme plástico deslizante foi usado para garantir que o corpo de prova saísse do suporte e se afastasse do foguete.

No projeto UB-Space, seis estudantes trabalharam no problema de "coletar" e descartar detritos espaciais. Para realizar esse projeto, no entanto, a equipe liderada por Maren Hülsmann precisava de dados de teste suficientes sobre o movimento de objetos no espaço. Para isso, eles queriam ejetar um objeto de teste em forma de cubo na termosfera e observá-lo com câmeras e sensores para coletar os dados reais necessários. A equipe precisava de materiais confiáveis para os componentes do mecanismo de ejeção com o qual o objeto seria lançado do foguete. Eles precisavam atender aos requisitos especiais relacionados ao espaço, como espaço de instalação e peso limitados, além de consumo de energia e boa resistência à pressão e à temperatura.

Com os materiais da igus® otimizados para aplicações de deslizamento, a equipe rapidamente encontrou componentes adequados para o mecanismo de ejeção planejado. Ele consistia em dois motores de passo NEMA 11, que, por sua vez, estavam conectados a um eixo rosqueado por meio de um acoplamento. Essa construção foi montada na parede do foguete com uma porca de parafuso de avanço impressa em 3D feita de iglidur® J260-PF. A superfície de funcionamento da calha de ejeção foi revestida com Tribo-Tape feita de iglidur® V400 para que o objeto de teste pudesse ser ejetado sem atrito.

Não é só na Terra que existe um grande problema com o lixo. Com mais de 1.000 satélites orbitando o planeta azul, também há muito lixo no espaço após décadas de viagens espaciais. Atualmente, há mais de 30.000 objetos em órbita da Terra, o que pode ser muito perigoso para os satélites ativos. Esses objetos podem atingir velocidades de até 25.000 km/h e, portanto, liberam energias altamente destrutivas em caso de colisão. O objetivo do projeto UB-Space é coletar os resíduos no espaço e descartá-los adequadamente. A equipe interdisciplinar de seis membros, formada por estudantes da Universidade de Bremen e da Universidade de Ciências Aplicadas de Bremen, estabeleceu a tarefa de analisar o movimento desses chamados "objetos não cooperativos" no espaço para possibilitar uma campanha adequada de coleta de resíduos. Para isso, um corpo de prova instalado em um módulo de foguete é liberado na termosfera. A posição e o movimento da chamada "Free Falling Unit" (FFU) são registrados com precisão por sensores e um sistema de câmera após a ejeção, criando assim uma base de cálculo real para a equipe.

A equipe da UB-Space desenvolveu um mecanismo especial para o módulo do foguete a fim de poder ejetar essa FFU de forma confiável no momento certo. Entretanto, o uso do mecanismo no espaço difere significativamente das missões normais na Terra. De acordo com o estudante de tecnologia naval Oliver Dorn, o consumo de energia, o peso e o espaço de instalação são todos limitados. Além disso, o atrito com o ar resulta em temperaturas de até +200 °C. Após vários testes, a equipe optou por um sistema de acionamento que consiste em dois fusos rosqueados paralelos que estendem a unidade na qual o FFU está localizado. Uma aba, que é jateada de antemão, serve como abertura para a unidade. Os fusos de aço inoxidável do programa® drylin® da igus são acionados por um motor de passo NEMA 11. Eles cobrem uma distância de 150 milímetros com um alto torque e baixa velocidade de 3 cm/s. O lado oposto da construção é montado na parede do foguete com uma porca de parafuso de avanço impressa em 3D feita de iglidur® J260-PF. Para que o FFU possa ser ejetado da forma mais suave possível, o paraquedas de ejeção é revestido com o filme deslizante de plástico Tribo-Tape feito de iglidur® V400. Os materiais da igus® são ideais para exatamente esse tipo de aplicação, pois suas propriedades de deslizamento otimizadas garantem uma ejeção sem inclinação e com eficiência energética. Eles também são resistentes à pressão e à temperatura e têm baixo peso, o que foi decisivo para os requisitos estruturais especiais.

Além do tribofilamento iglidur J260-PF utilizado, a igus oferece outros filamentos para impressão 3D. Como o nome sugere, os filamentos são tribologicamente otimizados e adequados para qualquer aplicação em que o atrito e o desgaste sejam uma preocupação. É exatamente nessas aplicações que os clientes se beneficiam de uma longa vida útil e de uma resistência a temperaturas de até 180°C. O processo de impressão permite que geometrias complicadas sejam produzidas em uma única operação. O processo aditivo é particularmente adequado para peças especiais para protótipos ou pequenos volumes. Os custos de produção são menores e, portanto, não há quantidade mínima.