무중력 상태에서 예비 부품 인쇄

May 20, 2023

다음 승무원이 국제우주정거장인 ISS로 향할 때 금속 3D 프린터가 탑재될 예정입니다. 장기적으로 프린터는 우주에서 예비 부품을 만드는 데 사용될 뿐만 아니라 지구상 자원의 더 나은 활용으로 이어질 수 있는 중요한 새로운 지식을 제공할 것입니다.

DTU 교수이자 우주 장비 및 기술 전문가인 John Leif Jørgensen이 지적한 것처럼 지구 표면 위로 수백 킬로미터 떨어진 우주 정거장에서 재고가 없는 예비 부품이 갑자기 필요한 경우 작업장까지 갈 길이 멀습니다. . 금속 3D 프린터는 바로 이러한 문제에 대한 해결책이 될 수 있습니다.

이것이 바로 덴마크 우주 ​​비행사 Andreas Mogensen이 이끄는 Huginn 임무에 참여하는 사람들이 ISS에서 새로운 프린터를 테스트할 예정인 이유입니다. 이 프린터는 유럽 항공기 제조업체인 Airbus가 유럽 우주국(ESA)을 위해 이러한 목적으로 개발했습니다. John Leif Jørgensen은 "이러한 프린터는 필요한 비트를 정확하게 생산할 수 있습니다."라고 말합니다.

프린터에는 스테인리스 스틸 와이어를 분출하는 노즐이 장착되어 있습니다. 프린터가 이동하는 동안 레이저 빔이 와이어를 녹여 선택한 패턴을 만들고 프린터에 설정된 개체를 만듭니다.

"기술적으로는 레이저 빔으로 녹여 제자리에 고정시키는 작은 용접 와이어일 뿐입니다. 하지만 이를 통해 기존 생산 홀에서 멀리 떨어진 곳에서 복잡한 물체를 생산할 수 있게 될 것입니다."라고 교수는 말합니다.

ISS 방문을 통해 Airbus는 프린터가 더 큰 규모로 우주에서 예비 부품을 제조할 수 있도록 준비하려면 어떤 변경이 필요할 수 있는지에 대한 중요한 통찰력을 얻을 것입니다.

프로젝트의 일환으로 우주비행사들은 세심하게 디자인된 5cm 높이의 구조물 사본을 인쇄하게 됩니다. DTU의 연구원들은 지구상에서 유사한 모델을 제작했습니다. Huginn 승무원이 돌아오면 연구원들은 인쇄된 두 모델을 정확하게 측정하여 두 모델 사이에 어떤 차이가 있는지 확인할 것입니다.

"지구에 만들어진 모든 것은 중력의 영향을 받습니다. 이는 물리적 효과가 중력에 따라 다를 수 있음을 의미합니다. 그러한 효과 중 하나는 처리 시 물체가 종종 다르게 가열되고 냉각되어 내부 장력이 발생하여 결과적으로 재료가 휘어질 수 있다는 것입니다. ISS에는 중력이 없기 때문에 인쇄된 그림에 내재된 장력이 최소화됩니다."라고 John Leif Jørgensen은 설명합니다.

지구와 우주에 인쇄된 물체 간의 차이점을 매핑하는 것은 과학자들이 다양한 열 및 기계적 조건에서 금속이 어떻게 반응하는지에 대한 근본적인 질문에 대한 더 나은 답을 찾는 데 도움이 될 것입니다.

예를 들어, 재료 물리학에 대한 이러한 심층적인 통찰력은 지구상의 금속 물체 제조업체가 사용하는 안전 여유를 줄이는 데 사용될 수 있으므로 자원 소비를 줄일 수 있다고 John Leif Jørgensen은 설명합니다. "예를 들어 항공기 부품 우리는 재료가 어떻게 작용하는지 정확히 알지 못하기 때문에 필요한 것보다 훨씬 더 강하게 만들어집니다. 이는 분명히 자동차와 자전거 등에 적용됩니다. 책임감 있게 안전 마진을 줄이고 한계에 더 가까워질 수 있다면 오늘날 사회에서 사용하세요."

다른 두 개의 DTU 프로젝트가 8월에 로프트될 예정인 Huginn 임무에 포함될 예정입니다.

프로젝트 중 하나는 우주 임무 중 정신적 웰빙을 자극하는 도구로 가상 현실(VR)을 테스트할 예정입니다. DTU가 이끄는 컨소시엄은 우주 비행사를 숲의 졸졸 흐르는 개울과 같은 평화로운 장소로 이동시켜 장거리 임무에서 우주 비행사의 정신 건강을 향상시킬 수 있는 VR 시스템을 제공할 예정입니다.

우주에서 작동할 장비를 개발하는 것은 어려운 일이다. 사용 가능한 VR 시스템은 중력을 활용하여 사용자에게 제시된 우주의 방향이 올바른지 확인하고 예를 들어 우주비행사가 머리를 돌릴 때 이미지가 "깜박거리지" 않고 표시되도록 합니다.

결과적으로, 무중력 상태에서도 잘 작동하는 시스템을 개발하여 우주비행사의 멀미를 방지하려면 많은 작업이 필요합니다. 하지만 의도대로 작동한다면 연습, 훈련, 엔터테인먼트 공간에서 VR을 더 폭넓게 적용할 수 있는 문이 열릴 것입니다.