NASA用に構築されたこの火星の生息地3Dプリンターはどのように機能しますか？

ArchDailyの記事AI SpaceFactoryがNASAの3Dプリントされた火星の生息地の挑戦を勝ち取る

マリアンロック（模擬）および再生可能な植物ベースのバイオプラスチックから抽出された玄武岩繊維。

下の写真はプリンタの一部です。このプリンターは、スラリーをそのままにして乾燥させますか、それとも、混合物が何らかの形で自然発生的に触媒または硬化しますか？また、中央のノズルの周りにある12本の黒いホース（どのように見えるか）がどうなっているのかも疑問です。

一般的なデザインのルックアンドフィールから始めましょう。このプリンターには、溶接ロボットに非常によく似たツールヘッド付きのロボットアームが含まれており、おそらく同様のCAMソフトウェアで制御されます。

Robotics.orgによる写真

ツールヘッド

ここで本当に興味深い部分はツールヘッドです。それでは、それを見て、OPによって提供される情報と一緒に、それらが配置される方法およびそれらについて何が見えるかによって、一部の部品の使用をリバースエンジニアリングしてみましょう。

黒パイプ

本体からプリントヘッドに至る12本の黒いパイプの束があり、ある距離のディスクの側面で終わります。私には、これらは気流を供給するシステムのように疑わしく見えます。そのため、おそらく何らかの冷却システムです。これは、マシンのベースにある巨大なファンによってさらにサポートされ、フレキシブルパイプに空気を送り込みます。

シルバータンク

最初の写真は、V7（バージョン7？）またはVT（Virginia Techのように）またはそれに似たラベルの付いた銀のタンクを示しています。これは、灰色のホースを介してプリンタのベースに接続されています。これを押出機の上に取り付けると、これがホッパーであり、印刷材料をペレット状または粉末状で保持している可能性が高く、灰色のホースを介して供給されることがわかります。質問で与えられた情報から、それはある種のPLA（コーンスターチから合成）または火星のダストをフィラー材料として使用する他のバイオプラスチックかもしれません。ここから、印刷物が中央の列に落ちます...

中央の柱

...距離ディスクを通過して厚いノズルに入るので、それは押出機とヒーターのコンボでなければなりません。その上部には、Z方向の大きなステッピングモーターがあり、マットグレーのチューブの内側がアーバーであることを示唆し、溶融ペレットを加熱エレメントを通過して下のノズルに押し込みます。

印刷物と詳細情報

最後の画像は、プリンターの側面に「Autodesk」が誇らしげに映し出されています。オートデスクには、2018年8月から宇宙での印刷に関する独自の記事があります。NASAが所有するGMROのNathan Golinoは、次のように述べています。

私たちが使用する3Dプリンターでは、摩耗が問題となっています。材料がシステムから押し出されるため、フィードスクリューとバレルおよびノズルは非常に粗くなります。

これは、ペレットスタイルの押出機に似た一般的な構成を確認します。

少量の廃プラスチックとレゴリスとして知られる砕石を組み合わせると、コンクリートよりも強力な建築用添加剤を形成できます。（写真のキャプション）

私たちが添加剤構築実験で使用してきた材料は、廃棄ポリマーと混合されたレゴリスです。宇宙飛行士のゴミや輸送用コンテナの形でポリマーを入手したり、ポリマーを合成したりできます。これをレゴリスのバインダーとして使用すると、レゴリスに対するポリマーの比率が比較的低くなり、建設資材をポルトランドセメントと非常に似た状態にして、圧縮状態で20倍の引張強度を実現できます。

「廃ポリマー」は、ABSからPETGまで、ASAからPCまで、PLAまで何でもかまいませんが、プラスチックとレゴリスの混合は、高レゴリス側にあるようです。それはコンクリートよりもプラスチックのように振る舞い、冷却すると溶融ペーストからハードコンクリートに硬化/固化します。

興味深い追加情報として、Golinoはまた、火星プリンターは現時点でレベル2から3にあり、0は「一般的な概念」、9は「飛行準備完了」であるため、開発の初期段階にあると述べています。

プロジェクトの背景についてさらに読むと（2015年の設計コンペティション）、腕のソフトウェアはAutodesk PowerMillでさえあるかもしれないとほのめかされました。

それは、プリンタのホッパーにV7またはVTであれば、質問に背中を見ると、記事 OPの質問に印刷された同じドームでは、ポップアップ：バージニア工科大学は、前述の決勝戦に運ばれた乗組員の一部となっていたデザインコンペとしました決勝戦の一部。彼らは、勝利を収めたAI Space Factoryチームと協力しました。関連する記事、プリンタOPは、私たちは別の角度から見た冷却管および異なる、より長い押出機を用いて剥離することができる示しました。チームと参加者の作業配分についてもう少し詳しく説明します。

競技の建設段階のために、Autodesk BUILD SpaceでAI SpaceFactoryによって印刷された大型フォーマットの船。このツールは、Virginia TechおよびAutodeskと共同で開発されました。

その背後にある主要企業であるAI SpaceFactoryは、2019年4月10日にYouTubeビデオで動作している別のバージョン（冷却パイプなしのもの）と、2019年5月3日の決勝戦での空冷バージョンのパフォーマンス（警告、 10時間の大量の3Dプリント！）9:52:12に、そのディスクが図1にあるものも学習し始めます。これは、ナビゲーションの問題により、残念ながら穴から落ちた構造のエンドキャップです。

次の短いコメント付きのビデオでは、プリンターには、ウィンドウフレームと天窓を配置するための何らかのグリッパーと、印刷後に実行された耐荷重テストも含まれています。どうやら、彼らが使用する材料は、再びほこりに再研磨した後、それが再利用できるように設計されています。