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Case study nel settore aerospaziale

Le grandi idee volano più in alto con la stampa 3D

Giganti del settore aerospaziale come NASA e Piper Aircraft utilizzano alcune delle migliori applicazioni di stampa 3D del mondo.

veicolo nasa nel deserto

Un agile veicolo bianco esplora il deserto dell'Arizona, muovendosi senza problemi su un terreno disagevole, battuto da sole e vento e con temperature che passano da un estremo all'altro. Gli astronauti e gli ingegneri NASA stanno testando un veicolo su rocce e sabbia, guidandolo su e giù per le colline in un ambiente simile a quello di Marte.

Si tratta del Desert RATS (Research and Technology Studies). Il veicolo — delle dimensioni di un Hummer e con una cabina pressurizzata adatta al trasporto di esseri umani nello spazio — viene sottoposto a test. Questo veicolo potrebbe costituire il modo per raggiungere uno degli obiettivi più ambiziosi della NASA: l'esplorazione umana di Marte. Nel prossimo futuro, veicoli simili potrebbero aiutare l'uomo a investigare gli asteroidi in orbita vicino alla Terra.

Il veicolo è parte integrante della missione NASA con l'obiettivo di portare l'uomo sempre più lontano nello spazio. La cabina può ospitare una coppia di astronauti per giorni e consentire loro di studiare le superfici extraterrestri. Le sue dodici ruote, appoggiate su sei assi, sono in grado di superare terreni fortemente irregolari. La cabina di pilotaggio può inclinarsi fino a poggiare a terra il dispositivo di osservazione.

Componenti del veicolo stampati in 3D

elemento di fissaggio nasa

Per progettare questo veicolo altamente robusto e specializzato, gli ingegneri NASA si sono basati sul proprio ingegno e su tecnologie avanzate. Ad esempio, circa 70 dei componenti del veicolo sono stati costruiti in modo digitale, direttamente dai progetti su computer, nella camera riscaldata di una stampante 3D Stratasys di produzione. Questo processo, denominato tecnologia FDM (modellazione a deposizione fusa) o produzione additiva, consente di creare forme complesse abbastanza robuste per potere essere utilizzate sul terreno marziano.

Quando si creano veicoli altamente personalizzati e li si sottopone a test durissimi, i componenti e i metodi di produzione tradizionali non sono sufficienti. I componenti stampati in 3D del veicolo NASA includono le ventole e gli alloggiamenti antincendio, i supporti delle telecamere, gli sportelli, una parte di grandi dimensioni che funge da paraurti anteriore e molti elementi di fissaggio personalizzati. FDM garantisce la massima flessibilità di progettazione e rapidi tempi di creazione di alloggiamenti personalizzati per assiemi elettronici complessi. Ad esempio, un alloggiamento esterno è profondo e con molte circonvoluzioni e sarebbe impossibile — o perlomeno proibitivo dal punto di vista dei costi — da lavorare.

Per i componenti stampati in 3D, la NASA utilizza ABS, PCABS e materiali in policarbonato. FDM, con brevetto di Stratasys, è l'unico metodo di stampa 3D che supporta termoplastiche destinate alla produzione, leggere ma al contempo abbastanza robuste per essere utilizzate nei componenti finali.

Non sono ammessi errori

Chris

“Desideri che sia quanto più leggero possibile, ma al contempo abbastanza robusto per motivi di sicurezza, per garantire che nessuno si faccia male”, ha affermato Chris Chapman, ingegnere NASA. Il mantra NASA sui viaggi nello spazio dell'uomo è il seguente: non sono ammessi errori. Il viaggio nello spazio sottopone i veicoli a stress intensi, a partire dal lancio. “Deve viaggiare a migliaia di chilometri all'ora per riuscire a uscire dall'atmosfera terrestre. Pertanto, è necessario gestire in modo adeguato tutte le vibrazioni e le sollecitazioni per arrivare nello spazio, garantendo che il veicolo non venga danneggiato”, ha proseguito Chapman.

Gli ingegneri NASA stampano anche prototipi 3D per testare la forma, l'adattabilità e il funzionamento di componenti che verranno successivamente costruiti con altri materiali. In questo modo si assicura che i componenti si basino sulla migliore progettazione possibile risolvendo i problemi prima di passare alla costosa fase di produzione. “I budget sono rigidi e valgono per chiunque, inclusi noi”, ha concluso Chapman.

Disegno CAD nasa

Quotidianamente, gli ingegneri NASA e i dispositivi a loro disposizione superano gli ostacoli legati ai problemi pratici, come budget e possibilità di produzione, cercando al contempo di soddisfare la voglia insita nell'uomo di scoprire i segreti di mondi sconosciuti — in laboratorio, nel deserto e, chissà, su un altro pianeta.

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