Polykarbonátový filament vyvinutý společností Prusa Research ve spolupráci s vesmírnou firmou TRL Space míří do prodeje. Nový materiál Prusament PC Space Grade Black je unikátní pro své použití v náročném prostředí satelitních misí, laboratoří částicové fyziky i v pozemních aplikacích, kde je klíčová rozměrová přesnost, odolnost a elektrostatická bezpečnost. Navíc je levný a snadno tisknutelný na běžných stolních 3D tiskárnách. Díky tomu otevírá cestu k rychlejšímu, dostupnějšímu a bezpečnějšímu vývoji součástek pro satelity, výzkumná zařízení i náročné průmyslové aplikace.
Nový filament zrychlí vývoj a zlevní výrobu
„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,“ říká Josef Průša, zakladatel a CEO společnosti Prusa Research, která si kvůli unikátním vlastnostem nového materiálu podala patentovou přihlášku a v současnosti čeká na její schválení.
Právě snadná tisknutelnost na běžných stolních tiskárnách bez potřeby speciálního vybavení výrazně zjednodušuje a zrychluje vývoj nových dílů. Výrobci i výzkumníci si tak 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 tím k vyšší flexibilitě a efektivitě při vývoji a testování kosmických zařízení.
Filament je navržen tak, aby splňoval náročné požadavky na použití v prostředí s vakuem, proměnlivými teplotami a vysokými nároky na elektrostatickou bezpečnost. Jednou z největších výzev při použití plastových materiálů ve vesmíru je takzvané odplyňování, tedy uvolňování mikroskopických zbytků látek, které se z materiálu ve vakuu vypařují. Tyto výpary mohou například znečistit optické přístroje, poškodit citlivou elektroniku nebo narušit měření. Prusament PC Space 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 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 zároveň pracují na tom, aby materiál splnil i ty nejpřísnější standardy potřebné pro výrobu nosných konstrukcí malých družic typu CubeSat. 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 vesmírné prostředí, které provede Evropská kosmická agentura (ESA). Právě tyto extrémní výkyvy teplot a radiace jsou běžnou zátěží, které musejí komponenty satelitů a dalších zařízení ve vesmíru odolávat.
Zdroj: Prusa Research, TRL Space
