Componente de impresión 3D para la eliminación de la basura espacial

• Qué se necesitaba: dos motores paso a paso NEMA 11, tuerca de husillo impresa en 3D hecha de tribofilamento iglidur ® J260®, película plástica deslizante Tribo-Tape hecha de iglidur® V400
• Proceso de fabricación: Extrusión de filamento (FDM)
• Requisitos: Temperatura & resistencia a la presión de los componentes, diseño duradero y ligero, mecanismo de expulsión fiable.
• Material: iglidur® J260
• Industria: Industria aeroespacial
• Éxito gracias a la cooperación: el motor paso a paso y el husillo roscado junto con la lámina deslizante de plástico garantizan una expulsión fiable

La aplicación
de un vistazo: Para poder recoger con éxito la basura espacial, primero hay que recopilar datos de prueba sobre el movimiento de las piezas en el espacio. Un equipo de seis estudiantes de la Universidad de Bremen y la Universidad de Ciencias Aplicadas de Bremen ha desarrollado un módulo cohete que utiliza sensores y cámaras para registrar el movimiento y la posición de objetos en el espacio mediante un cuerpo de prueba eyectado. Para el mecanismo de eyección se utilizaron dos tornillos paralelos. Los accionamientos de tornillo estaban expuestos a cargas extremas, como temperaturas de +200 °C debido a la fricción del aire, y tenían que funcionar de forma fiable. Aquí es donde los componentes de igus® entraron en juego: Los accionamientos de husillo drylin® fueron accionados cada uno por un motor paso a paso NEMA 11. El soporte para el cuerpo de prueba se fijó a una tuerca de husillo impresa en 3D hecha del tribofilamento® iglidur® J260-PF. Se utilizó una lámina deslizante de plástico para garantizar que el cuerpo de prueba se deslizara fuera del soporte y se alejara del cohete.

En el proyecto UB-Space, seis estudiantes trabajaron en el problema de la recogida de "" y la eliminación de la basura espacial. Sin embargo, para llevar a cabo este proyecto, el equipo dirigido por Maren Hülsmann necesitaba suficientes datos de prueba sobre el movimiento de los objetos en el espacio. Para ello, querían eyectar un objeto de prueba con forma de cubo en la termosfera y observarlo con cámaras y sensores a fin de recopilar los datos reales necesarios. El equipo necesitaba materiales fiables para los componentes del mecanismo de eyección con el que se lanzaría el objeto desde el cohete. Éstos debían cumplir los requisitos especiales relacionados con el espacio, como el espacio de instalación y el peso limitados, así como el consumo de energía y una buena resistencia a la presión y la temperatura.

Con los materiales de igus® optimizados para aplicaciones deslizantes, el equipo encontró rápidamente los componentes adecuados para el mecanismo de expulsión previsto. Este consistía en dos motores paso a paso NEMA 11, que a su vez estaban conectados a un husillo roscado mediante un acoplamiento. Esta construcción se montó en la pared del cohete con una tuerca de husillo impresa en 3D hecha de iglidur® J260-PF. La superficie de deslizamiento del conducto de expulsión estaba revestida con cinta Tribo de iglidur® V400 para que el objeto de prueba pudiera ser expulsado sin fricción.

No sólo en la Tierra hay un gran problema de residuos. Con más de 1.000 satélites orbitando el planeta azul, también hay mucha basura en el espacio tras décadas de viajes espaciales. Actualmente hay más de 30.000 objetos orbitando la Tierra, lo que puede ser muy peligroso para los satélites activos. Estos objetos pueden alcanzar velocidades de hasta 25.000 km/h y, por tanto, liberar energías altamente destructivas en caso de colisión. El objetivo del proyecto UB-Space es recoger los residuos en el espacio y eliminarlos adecuadamente. El equipo interdisciplinario de seis miembros formado por estudiantes de la Universidad de Bremen y de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Bremen se ha propuesto analizar el movimiento de estos objetos llamados "uncooperative objects" en el espacio para posibilitar una campaña adecuada de recogida de residuos. Para ello, se lanza a la termosfera un cuerpo de prueba instalado en un módulo cohete. La posición y el movimiento de la denominada "Free Falling Unit" (FFU) se registran con precisión mediante sensores y un sistema de cámaras tras la eyección, creando así una base de cálculo real para el equipo.

El equipo de UB-Space desarrolló un mecanismo especial para el módulo cohete con el fin de poder expulsar de forma fiable esta FFU en el momento adecuado. Sin embargo, el uso del mecanismo en el espacio difiere significativamente de las misiones normales en la Tierra. Según el estudiante de tecnología naval Oliver Dorn, el consumo de energía, el peso y el espacio de instalación son limitados. Además, la fricción del aire provoca temperaturas de hasta +200 °C. Tras varias pruebas, el equipo se decidió por un sistema de accionamiento formado por dos husillos roscados paralelos que extienden la unidad en la que se encuentra la FFU. Una trampilla, previamente chorreada, sirve de abertura para la unidad. Los husillos de acero inoxidable del programa igus® drylin® son accionados cada uno por un motor paso a paso NEMA 11. Recorren una distancia de 150 milímetros a un par elevado y una velocidad baja de 3 cm/s. El lado opuesto de la construcción está montado en la pared del cohete con una tuerca de husillo impresa en 3D hecha de iglidur® J260-PF. Para que la eyección de la FFU sea lo más suave posible, el paracaídas de eyección está revestido con la lámina deslizante de plástico Tribo-Tape de iglidur® V400. Los materiales de igus® son ideales precisamente para este tipo de aplicación, ya que sus óptimas propiedades de deslizamiento garantizan una expulsión sin inclinación y energéticamente eficiente. También son resistentes a la presión y la temperatura y tienen un peso reducido, lo que era decisivo para los requisitos estructurales especiales.

Además del tribofilamento iglidur J260-PF utilizado, igus ofrece otros filamentos para impresión 3D. Como su nombre indica, los filamentos están optimizados tribológicamente y son adecuados para cualquier aplicación en la que la fricción y el desgaste sean una preocupación. Precisamente en este tipo de aplicaciones, los clientes se benefician de una larga vida útil y de una resistencia a temperaturas de hasta 180°C. El proceso de impresión permite fabricar geometrías complicadas en una sola operación. El proceso aditivo es especialmente adecuado para piezas especiales para prototipos o pequeños volúmenes. Los costes de producción son más bajos y, por tanto, no hay cantidades mínimas.