3d printing

Na ESA com o projeto MELT, e na NASA com as impressoras 3D da Made in Space instaladas na ISS, testa-se  a impressão 3D como tecnologia com futuro na exploração espacial. No caso europeu, o know how de manufactura aditiva é português.

No espaço, ninguém consegue ouvir o extrusor? Nem por isso. No vácuo espacial, o som não se propaga, mas diz-se que o interior pressurizado da Estação Espacial Internacional é bastante ruidoso. Aos sons das telecomunicações e aos pings das máquinas que fazem ping, a ISS conta agora com outro ruído, bem conhecido de quem lida com impressoras 3D: a sinfonia sincopada resultante da combinação das ventoinhas de arrefecimento e deslocação da carruagem que suporta o extrusor ao logo dos eixos. Aos ouvidos mais atentos, a impressão 3D ressoa com uma música muito própria.

NASA e Made In Space: Os precursoresnasa 3d printing

O conceito de imprimir em 3D em órbita é muito mais do que uma ideia futurista. Dispor de impressoras 3D em missões espaciais é uma forma dos astronautas imprimirem ferramentas para quaisquer contingências, ou objetos de substituição de algum material danificado. Dado os elevados custos para colocar materiais em órbita, poder imprimir algo que se necessite significa que é libertado espaço precioso nas naves de carga, mesmo levando em conta que é necessário transportar o filamento para órbita. A tecnologia tem de ser adaptada à microgravidade, as impressoras estruturalmente capazes de suportar os rigores das viagens no espaço, e os materiais de impressão têm de cumprir as exigências de força e resistência esperados de componentes space grade.

A NASA foi pioneira no uso destas tecnologias no espaço. Em 2014, instalaram uma impressora 3D concebida pela empresa Made In Space e deram início às primeiras experiências de impressão 3D em órbita. 25 de Novembro fica para a história desta tecnologia como o dia em que foi impresso o primeiro objeto no espaço.

Fiel às valências utilitárias da impressão 3D, o primeiro objecto impresso, uma peça a incorporar na própria impressora, não foi especialmente glorioso. As impressões seguintes mantiveram a linha de testes à tecnologia, com diversos elementos utilitários que testaram as capacidades e fiabilidade da impressora, bem como os exigentes desafios da impressão em microgravidade. Um dos objetos ficou famoso: uma chave de roquete com mecanismo impresso em 3D, que possibilitou um outro recorde ao ter sido enviada por email para a ISS e posteriormente impresso. Imprimir réplicas deste objeto, cujo ficheiro STL está disponível gratuitamente no Thingiverse e outros repositórios, é um rito de passagem entre a comunidade dedicada à impressão 3D.

Projeto MELT e ESA: Tecnologia Portuguesa na ISS

A impressão 3D em órbita já não é um exclusivo da NASA. No âmbito do projeto MELT, acrónimo de Manufacturing of Experimental Layer Technology, foi desenvolvida uma impressora 3D com tecnologia totalmente europeia. Esta iniciativa tem, de acordo com a sua nota de imprensa, como objetivo “desenvolver e testar um protótipo de impressora 3D capaz de imprimir em ambiente de microgravidade com polímeros de alta performance, peças e ferramentas úteis para os astronautas“.

Se os objetivos parecem interessantes, há algo melhor: conta com tecnologia portuguesa. O desenvolvimento das tecnologias necessárias foi entregue em 2016 a um consórcio internacional que juntou as empresas Sonaca, OHB System, Active Space e Beeverycreative. A cargo desta última esteve o desenvolvimento do hardware de impressão 3D, aplicando o seu reconhecido conhecimento nos domínios da concepção de impressoras 3D.

Tecnologia Portuguesa de Impressão 3D

Sediada em Aveiro, a BEEVERYCREATIVE é uma empresa portuguesa que se dedica a desenvolver soluções de impressão 3D. Desenvolveu e comercializa a BEETHEFIRST, primeira impressora 3D concebida em Portugal, com uma gama de impressoras que surpreendem pela fiabilidade, design e usabilidade. Um dos seus princípios é tornar esta tecnologia acessível a todos, independentemente da capacidade técnica, desenvolvendo por isso uma solução verticalizada de equipamentos, software e filamentos que tornam muito fácil utilizar estes equipamentos e desenvolver projetos em impressão 3D.

Esse know how foi aplicado no desenvolvimento da impressora 3D do projeto MELT, respeitando os exigentes requerimentos da Agência Espacial Europeia em termos de peso e materiais certificados para o espaço. Para além de resistir ao rigor das viagens no espaço, a impressora é capaz de imprimir em microgravidade. Como material de impressão, utiliza polímeros de alta densidade, capazes de produzir peças com o nível de resistência exigido para aplicações espaciais. Propriedades mecânicas que os tornam capazes de substituir peças em metal, com baixa densidade, modificáveis com adição de partículas, resistentes à radiação e serem recicláveis são as mais importantes características destes materiais.

Este projeto foi recentemente escolhido como finalista nos prémios TCT 2018, na categoria de aplicações aeroespaciais. O protótipo já foi entregue à ESA nas instalações do ESTEC em Noordwijk. Este centro de pesquisa da agência, entre outras valências, investiga o potencial das tecnologias de manufactura aditiva em aplicações aeroespaciais. Espera-se para breve o agendamento dos primeiros testes em órbita.

Ir mais além: Impressão 3D na Colonização do Sistema Solar

ESA/Foster

Entre as iniciativas da ESA e NASA, as tecnologias de manufatura aditiva já se podem encontrar em órbita. Pensando mais à frente, as discussões e projetos sobre estabelecimento de colónias na Lua e em Marte, a impressão 3D já faz parte das propostas para construir estruturas nos ambientes inóspitos. O objetivo é o de investigar formas de construir nas superfícies planetárias, utilizando como matéria prima recursos que se podem encontrar nos planetas, sem necessidade de transportar todos os materiais necessários a partir da Terra. Em 2013, a ESA deu os primeiros passos concretos neste sentido, com o desenvolvimento de conceitos de abrigos lunares construídos com impressão 3D e manufatura de estruturas e peças específicas utilizando pó lunar, que testaram a viabilidade desta tecnologia na futura colonização espacial.

O design do abrigo foi entregue à Foster + Partners, que concebeu uma cúpula com esturutura celular interna, para proteger os astronautas de micrometeoros e radiação. A cúpula incorpora um abrigo pressurizado insuflável para habitação. Coube à empresa britânica Monolite adaptar uma impressora 3D de grande volume e adaptar regolito lunar para material de impressão.

Um dos objetivos deste projeto é o de demonstrar se seria possível utilizar a poeira lunar como material de construção em manufatura aditiva. Recolher in situ regolito lunar nas quantidades necessárias para estes projetos é, neste momento, impossível, mas as suas propriedades e constituição são bem conhecidas. Os engenheiros da Monolite trabalharam com material lunar simulado misturado com óxido de magnésio e um sal para criar um cimento capaz de ser impresso por impressoras de grande volume. A maior peça impressa foi um bloco de material estrutural, com uma tonelada e meia, que se encontra agora nas instalações do ESTEC. O conceito está demonstrado, e só falta mesmo ir lá para começar a construir.

To Boldly Go…

As tecnologias de manufatura aditiva já hoje desempenham um papel ativo na indústria aeroespacial, entre a fabricação por sinterização para aeronáutica e satélites, impressão de objetos em órbita e desenvolvimento de técnicas e materiais para posterior aplicação na Lua e em Marte. Passo a passo, os sonhos futuristas de ter sondas de Von Neumann capazes de se auto-replicar e colonizar os planetas, criando condições de habitabilidade para astronautas, investigadores e colonos, parecem cada vez mais próximos. Na marcha inexorável em direção à colonização do espaço, a impressão 3D está a mostrar ser umas das tecnologias que, num futuro próximo, nos permitirá pisar os solos lunar e marciano.

Quer descobrir mais sobre o impacto que a impressão 3D já está a ter na economia? Leia o nosso artigo sobre Manufactura Aditiva: A Indústria do Futuro que já existe nos dias de hoje.

Image Credits: European Space Agency

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Professor de TIC e coordenador PTE no AEVP onde dinamiza os projetos As TIC em 3D, LCD - Clube de Robótica; Fab@rts: o 3D nas Mãos da Educação, distinguido com prémio de mérito da Rede de Bibliotecas Escolares. Distinguido com o prémio Inclusão e Literacia Digital em 2016 (FCT/Rede TIC e Sociedade). Licenciado em ensino de Educação Visual e Tecnológica, Mestre em Informática Educacional pela Universidade Católica Portuguesa. Correntemente, frequenta pós-graduação em Programação e Robótica na Educação pelo Instituto de Educação da Universidade de Lisboa. Tutor online na Universidade Aberta. Formador especializado em introdução à modelação e impressão 3D em contextos educacionais na ANPRI (Associação Nacional de Professores de Informática) e CFAERC. Co-criador do projeto de robótica educativa open source de baixo custo Robot Anprino. Colaborador do fablab Lab Aberto, em Torres Vedras. O seu mais recente projeto é ser um dos coordenadores do concurso 3Digital, que estimula a utilização de tecnologias 3D com alunos do ensino básico e secundário.