Componente impresso em 3D para a remoção de detritos espaciais

• O que era necessário: dois motores de passo NEMA 11, porca de parafuso de avanço impressa em 3D feita de iglidur ® J260 tribofilamento®, película deslizante de plástico Tribo-Tape feita de iglidur® V400
• Processo de fabrico: Extrusão de filamentos (FDM)
• Requisitos: Temperatura & resistência à pressão dos componentes, design durável e leve, mecanismo de ejeção fiável
• Material: iglidur® J260
• Setor de atividade: Indústria aeroespacial
• Sucesso através da cooperação: motor passo a passo e fuso roscado juntamente com a película deslizante de plástico garantem uma ejeção fiável

A aplicação num relance:
Para poder recolher com sucesso os detritos espaciais, é necessário primeiro recolher dados de teste sobre o movimento das peças no espaço. Uma equipa de seis estudantes da Universidade de Bremen e da Universidade de Ciências Aplicadas de Bremen desenvolveu um módulo de foguetão que utiliza sensores e câmaras para registar o movimento e a posição de objectos no espaço, utilizando um corpo de ensaio ejectado. Foram utilizados dois parafusos paralelos para o mecanismo de ejeção. As unidades de parafuso foram expostas a cargas extremas, como temperaturas de +200 °C devido ao atrito com o ar, e tiveram que funcionar de forma confiável. Foi aqui que os componentes da igus® entraram em ação: Os accionamentos do fuso drylin® foram acionados cada um por um motor de passo NEMA 11. O suporte para o corpo de teste foi ligado a uma porca de parafuso de avanço impressa em 3D feita a partir do tribofilamento® iglidur® J260-PF. Foi utilizada uma película deslizante de plástico para garantir que o corpo de prova escorregava do suporte e se afastava do foguetão.

No projeto UB-Space, seis estudantes trabalharam no problema de "recolher" e eliminar os detritos espaciais. No entanto, para realizar este projeto, a equipa liderada por Maren Hülsmann precisava de dados de teste suficientes sobre o movimento dos objectos no espaço. Para tal, pretendiam ejetar um objeto de teste em forma de cubo para a termosfera e observá-lo com câmaras e sensores, de modo a recolher os dados reais necessários. A equipa precisava de materiais fiáveis para os componentes do mecanismo de ejeção com o qual o objeto seria largado do foguetão. Estes tinham de cumprir os requisitos especiais relacionados com o espaço, como o espaço de instalação e o peso limitados, bem como o consumo de energia e uma boa resistência à pressão e à temperatura.

Com os materiais da igus® optimizados para aplicações de deslizamento, a equipa encontrou rapidamente componentes adequados para o mecanismo de ejeção planeado. Este consistia em dois motores de passo NEMA 11, que por sua vez estavam ligados a um fuso roscado através de um acoplamento. Esta construção foi montada na parede do foguetão com uma porca de parafuso de chumbo impressa em 3D feita de iglidur® J260-PF. A superfície de corrida da calha de ejeção foi revestida com Tribo-Tape feita de iglidur® V400 para que o objeto de teste pudesse ser ejectado sem fricção.

Não é só na Terra que existe um grande problema de resíduos. Com mais de 1.000 satélites a orbitar o planeta azul, há também muito lixo no espaço após décadas de viagens espaciais. Existem atualmente mais de 30.000 objectos em órbita da Terra, o que pode ser muito perigoso para os satélites activos. Estes objectos podem atingir velocidades de até 25.000 km/h, libertando assim energias altamente destrutivas em caso de colisão. O objetivo do projeto UB-Space é recolher os resíduos no espaço e eliminá-los de forma adequada. A equipa interdisciplinar de seis membros, constituída por estudantes da Universidade de Bremen e da Universidade de Ciências Aplicadas de Bremen, propôs-se analisar o movimento dos chamados "objectos não cooperativos" no espaço, a fim de permitir uma campanha de recolha de resíduos adequada. Para o efeito, um corpo de prova instalado num módulo de foguetão é lançado na termosfera. A posição e o movimento da chamada "Free Falling Unit" (FFU) são registados com precisão por sensores e um sistema de câmaras após a ejeção, criando assim uma base de cálculo real para a equipa.

A equipa da UB-Space desenvolveu um mecanismo especial para o módulo do foguetão, a fim de poder ejetar esta FFU de forma fiável e no momento certo. No entanto, a utilização 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, a fricção do ar resulta em temperaturas que podem atingir os +200 °C. Após vários testes, a equipa optou por um sistema de acionamento constituído por dois fusos roscados paralelos que estendem a unidade em que se encontra o FFU. Uma aba, que é previamente jacteada, serve de abertura para a unidade. Os fusos de aço inoxidável do programa igus® drylin® são acionados cada um por um motor de passo NEMA 11. Cobrem uma distância de 150 milímetros com um binário elevado e uma velocidade baixa de 3 cm/s. O lado oposto da construção é montado na parede do foguetão com uma porca de parafuso de chumbo impressa em 3D feita de iglidur® J260-PF. Para que a FFU possa ser ejectada o mais suavemente possível, a calha de ejeção é revestida com a película deslizante de plástico Tribo-Tape feita de iglidur® V400. Os materiais da igus® são ideais para precisamente este tipo de aplicação, uma vez que as suas propriedades de deslizamento óptimas asseguram uma ejeção sem inclinação e energeticamente eficiente. Além disso, são resistentes à pressão e à temperatura e têm um peso reduzido, o que foi decisivo para os requisitos estruturais especiais.

Para além do tribofilamento iglidur J260-PF utilizado, a igus oferece outros filamentos para impressão 3D. Como o nome sugere, os filamentos são tribologicamente optimizados e adequados para qualquer aplicação em que a fricção e o desgaste sejam uma preocupação. É exatamente nestas aplicações que os clientes beneficiam de uma longa vida útil e de uma resistência à temperatura de até 180°C. O processo de impressão permite a produção de geometrias complicadas numa única operação. O processo aditivo é particularmente adequado para peças especiais para protótipos ou pequenos volumes. Os custos de produção são mais baixos e, por conseguinte, não existe uma quantidade mínima.