A 3D Systems, empresa líder do setor de impressão 3D, está colaborando com pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia e da Universidade Estadual do Arizona em dois projetos patrocinados pela NASA que visam redefinir o gerenciamento térmico no espaço. Esses projetos abordam as flutuações extremas de temperatura que podem comprometer componentes sensíveis de naves espaciais, uma das principais causas de falhas em missões.
Aproveitando sua tecnologia de impressão direta em metal (DMP), materiais personalizados e o software 3DXpert da Oqton, a 3D Systems está ajudando a projetar sistemas de rejeição de calor de última geração para satélites e espaçonaves exploratórias.
Um projeto — liderado pela Penn State, Arizona State e pelo Centro de Pesquisa Glenn da NASA, em colaboração com o Grupo de Inovação em Aplicações da 3D Systems — concentra-se em radiadores de tubos de calor à base de titânio. Fabricados aditivamente com tubos de calor passivos de alta temperatura incorporados, esses componentes são 50% mais leves e operam em temperaturas mais altas do que as soluções atuais, melhorando a radiação de calor em sistemas de alta potência.
A segunda iniciativa, liderada pela Penn State e pela NASA Glenn, vai ainda mais longe ao produzir uma das primeiras peças funcionais em liga de níquel-titânio (nitinol) com memória de forma (SMA). Esses radiadores são acionados passivamente quando aquecidos, eliminando a necessidade de motores ou atuadores no espaço. A relação entre a área acionada e a armazenada do radiador SMA é 6 vezes maior do que a das soluções convencionais, um avanço para CubeSats e missões de pequena escala.
Tradicionalmente, os tubos de calor exigem uma fabricação complexa para criar estruturas de pavio internas. Aqui, a equipe de pesquisa incorporou uma rede porosa diretamente nas paredes do tubo usando o software 3DXpert e as imprimiu monoliticamente em titânio e nitinol usando DMP. Os tubos de calor de titânio-água funcionaram de forma confiável a 230 °C e pesaram apenas 3 kg/m² — metade do peso dos modelos padrão — atendendo aos padrões de desempenho e custo de lançamento da NASA.
Os radiadores SMA oferecem ganhos igualmente transformadores: 70% mais leves (<6 kg/m² vs. 19 kg/m²) e uma proporção de 12x entre área implantada e área recolhida. Seu comportamento com memória de forma permite que sejam ativados com o calor do fluido interno, permitindo a implantação sem acionamento.
“Nossa parceria de longa data em P&D com a 3D Systems permitiu pesquisas pioneiras para o uso da impressão 3D em aplicações aeroespaciais”, disse Alex Rattner, professor associado da Penn State.
A 3D Systems já entregou mais de 2.000 componentes estruturais e 200 peças RF passivas atualmente em voo, com hardware integrado em mais de 15 satélites ativos. Para saber mais sobre a companhia acesse o site.
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