Когда нам нужны инструменты на Марсе, мы перейдем к 3D-печати

На фото изображен нейлон-центрированный прототип рок-молота, разработанный командой университета Кертина. (Источник изображения: Университет Кертина).

На Марсе нет магазинов для дома-депо. «На Марсе я не верю, что люди смогут позволить себе роскошь культуры производства Земли, по крайней мере, в начале жизни на Марсе», — сказал д-р Кассим Саад, руководитель отдела дизайна продуктов в Университете Кертина в Перте, Австралия, сказал Новости дизайна. «В целом отрасль должна учитывать все используемые ресурсы (от сырья, энергопотребления до людей, мощности или пространства, занимаемого машинами), а также активно учитывать и корректировать процессы, одновременно делая условия жизни и работы на Марсе пригодным для жилья и позволяющим людям удовлетворить все их потребности ».

Проще говоря, идеи, управляющие дизайнами для Марса, принципиально отличаются от идей, которые приводят дизайн для коммерческих продаж. По словам Саада, все дизайнеры и инженеры считают устойчивость продуктов, над которыми они работают, но обычно им нужно вписывать эти идеи в конкретные бизнес-результаты своего клиента, такие как бюджет, маркетинг или предполагаемое моральное устаревание, ориентированное на потребителя.

Саади является лидером команды студентов Университета Куртин, которые разработали цифровую библиотеку физических инструментов и посуды, которые могут быть 3D-печатными на Марсе и отредактированы «на лету», в зависимости от множества факторов, связанных с окружающей среды на Марсе. В конечном итоге команда проверила один из своих проектов и использовала принтер HP Jet Fusion 3D для создания прототипа рок-молотка на основе нейлона с использованием AutoCAD.

Проект был осуществлен в рамках проекта HP «Планета Земля», целью которого является воссоздание жизни на Марсе с точки зрения устойчивости и доступности. Неудивительно, что одной из центральных тем является 3D-печать. Проект пригласил исследователей представить, создать и практически испытать сложную цивилизацию на Марсе, которая может стать новым домом для миллиона человек. Участников попросили представить себе вопросы «голубого неба», например «Что дальше для мобильности?» Или «Каково будущее жилья?» И ответить на них идеями и проектами.

Представьте себе инструменты на Марсе

Трудно спроектировать для Марса, когда вы на самом деле не на Марсе. Создайте инструмент на Земле, и вы можете создать прототип, чтобы убедиться, что он чувствует себя правильно в вашей руке и выполняет эту работу. Проектирование для Марса остается теоретическим. НАСА все еще борется за создание жизнеспособного скафандра для Марса, поскольку скафандры, используемые в условиях микрогравитации, будут слишком тяжелыми для ношения на Марсе.

Осторожно с этими лимонами, астронавтом Скоттом Келли; они стоят 2000 долларов каждый для запуска. (Источник изображения: НАСА)

Существует также проблема стоимости. Никто точно не знает, сколько это будет стоить для запуска объектов и отправки их на Марс, но предыдущие космические миссии могут дать нам некоторые идеи. Для грузов космического челнока цена составляла около 10 000 долларов США за фунт. Стоимость одного фунта для космического корабля Cygnus орбитальной науки составляет около 43 180 долларов. Когда астронавт Скотт Келли радостно жонглировал фруктами для камеры на борту Международной космической станции, он держал около 30 000 долларов фруктов.

В то время как ракеты-носители следующего поколения могут немного снизить расходы, расстояние до Марса по-прежнему означает крутой ценовой знак. Повторное использование станет ценным признаком для каждого инструмента, виджета, утваря или персонального объекта. По этой причине объекты 3D-печати по мере необходимости на месте станут важным элементом для совершения поездки, а также для занятия человеком Марса экономически осуществимым.

Д-р. Саад рассказал News Design что одной из первых проблем в создании инструментария стало понимание обширной части проекта проекта HP.

«Краткий доклад, который нам дал, был« дизайн для образа жизни на Марсе », который был сложным в своей просторе, но также и полезен, поскольку он позволил нам свободно объединиться с кратким с точки зрения дизайна», — сказал он. «Помимо всего прочего, мы сделали антропологическую разбивку того, что, по нашему мнению, общество на Марсе было бы похоже на концептуализацию того, какие будущие методы производства будут на Марсе».

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:

Роботы для 3D-печати для создания пространственных пространств человеческого обитания
NASA изобретает 3D-печать с несколькими металлами
Элон Муск имеет 4 ключа для колонизирующего Марса

Возьмите только то, что вам нужно

Идея «принести все, что вам может понадобиться» не будет работать с поиском Марса, что требует учета каждого микрограмма. Чтобы сэкономить на весе, пространстве и материалах, инструментарий команды Curtin может быть распечатан, использован и возвращен обратно во что-то еще, когда это необходимо. Студенты создали цифровую библиотеку физических объектов, оцененную по сложности их производства, частоте использования, мобильности и важности.

«Если объект находится в избытке к требованиям или громоздким, его можно разложить на базовую форму и повторно использовать, а затем перепечатать, когда это потребуется снова», — сказал Саад. «Примером может служить« перемещение дома ». Стоимость перемещения всех ваших мирских владений будет неэффективной, поэтому процесс рециркуляции и восстановления будет происходить».

Созданный на основе нейлона прототип рок-молотка был создан, чтобы продемонстрировать способ изготовления, а не конкретный выбор материала. Конечный продукт скального молота, напечатанный на Марсе в будущем, может не использовать нейлон, но может иметь составную структуру с разной плотностью и материалами по всему изделию. Затем он может использовать наименьшее количество материала для максимальной силы и функциональности. Дело в том, чтобы быть гибким, так как никто точно не знает, какие условия печати будут на Марсе или какие материалы могут быть доступны. Поскольку на Марсе нет нефтехимических продуктов (если только разведанные данные не пропустили что-то большое), поселенцам необходимо будет производить производные для пластмасс, выращивая такие растения, как конопля, лен или другие растения, которые могут быть переработаны в материалы, необходимые для печати.

«С такой границей, как Марс, мы просто не знаем точно, какие условия потребуются; однако модель будет скорректирована с учетом опыта пользователей с помощью моделирования САПР на Марсе », — сказал Саад. «Это концепция, называемая« конструктивным недовольством », где постоянно совершенствуются процессы, когда выполняется работа».

Что относительно гравитации?

Конечно, как и все инструменты тупой силы, молотки, с которыми мы знакомы, функционируют в соответствии с правилами земной гравитации. Притяжение Марса составляет около одной трети от Земли, и хотя молот может казаться относительно простым инструментом, он становится не столь простым на планете с другой гравитационной силой. Например, такие инструменты, как кувалды, нуждаются в определенном количестве массы, чтобы нормально функционировать.

Это не только использование инструментов, которые нужно переосмыслить; это сама печать. Системы на основе порошков, например, борются в условиях микрогравитации Международной космической станции, поскольку они полагаются на порошок, который остается неподвижным во время использования. (В мае NASA объявило о том, что оно возобновило контракт на инновации в области малого бизнеса с микрогравитационным разработчиком 3D-принтеров Made In Space и его экстремальной операционной средой Vulcan Hybrid Manufacturing System.)

Хотя считается, что гравитация Марса будет поддерживать печать на основе порошков, никто пока не уверен. По словам доктора Саада, окружающая среда Марса может принести некоторую выгоду для производства присадок. Печать нитей может иметь большую свободу, не требуя такого необходимого материала на Земле, что может привести к созданию на Марсе родных конструкций, которые просто не будут работать на Земле.

Одно можно сказать наверняка: добавочное производство вне мира будет отличаться от AM на основе Земли во всех отношениях, от проектирования до материала до процесса. Необходимо разработать гибридные методы, которые используют как производство присадок, так и создание неэлектрических деталей, а также традиционные методы производства для обработки и создания готовых изделий, которые могут быть переработаны после использования. Сегодня это рок-молот. Завтра это может быть шпатель, который служит вашей лазаньи.

Трейси Шелмметик окончила Университет Фэрфилда в Фэрфилде, штат Коннектикут, и начала свою долгую карьеру в качестве писателя и редактора технологии и науки в Appleton & Lange, ныне несуществующей медицинской издательской группе Simon & Schuster. Позже, будучи редактором телекоммуникационного журнала Customer Interaction Solutions (сегодня Customer magazine), она стала признанным гласом в индустрии контакт-центров. Сегодня она независимый писатель, специализирующийся на производстве и технологии, телекоммуникациях и корпоративном программном обеспечении.