Stampata in 3D la struttura meccanica del telescopio cosmico della ISS

Per produrre i componenti certificati con cui realizzare la struttura meccanica del primo telescopio cosmico per raggi UV installato a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) ha utilizzato una stampante 3D Fortus 450mc con tecnologia FDM di Stratasys.

Realizzato nell’ambito di un accordo bilaterale tra l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e l’Agenzia Spaziale Russa (Roscosmos) e progettato per studiare le emissioni ultraviolette di origine cosmica e terrestre, il telescopio “Mini-Euso” (Multiwavelength Imaging New Instrument for the Extreme Universe Space Observatory) è stato recentemente lanciato nello spazio dalla base di Baikonur (Kazakhstan) a bordo di un razzo russo Soyuz e installato su una finestra rivolta verso la terra del modulo russo Zvezda della ISS.

"L'utilizzo della stampa 3D FDM di Stratasys per la fabbricazione della struttura meccanica di Mini-Euso ci ha permesso di ridurre di dieci volte il costo complessivo del progetto, oltre a farci risparmiare circa un anno intero di tempo di sviluppo. È un risultato sorprendente che non ci saremmo mai aspettati dalla stampa 3D,” ha dichiarato Marco Ricci, primo ricercatore presso l’INFN.

La realizzazione della struttura meccanica di Mini-Euso presentava diverse difficoltà. In particolare, era necessario un materiale capace di soddisfare i severi requisiti di certificazione dell'industria aerospaziale e della ISS, nonché di sopportare le sollecitazioni meccaniche e le vibrazioni del lancio di un razzo.

"Abbiamo vagliato numerose soluzioni per ottenere le prestazioni richieste nel rispetto della certificazione dei materiali. Abbiamo anche costruito un prototipo completo in alluminio, uno dei materiali più comuni nel settore aerospaziale, ma i risultati non sono stati all'altezza delle aspettative: la struttura era troppo pesante e non garantiva l'isolamento necessario dalle correnti elettriche interne", ha spiegato Tommaso Napolitano, responsabile del servizio di progettazione e costruzione meccanica della divisione tecnica dei laboratori nazionali dell’INFN.

"Di conseguenza, ci siamo rivolti alla nostra stampante 3D Fortus 450mc e abbiamo scoperto che la resina Ultem 9085 offriva l'alternativa perfetta. Non solo il materiale è estremamente resistente, ma è anche leggero. E soprattutto, offre anche eccezionali proprietà isolanti, oltre a un'elevata resistenza chimica e termica. Si può ben dire che se non avessimo potuto stampare la struttura di Mini-Euso in questo materiale, non avremmo potuto soddisfare i severi parametri di sicurezza e di peso della ISS”, ha aggiunto Napolitano.

Il progetto Mini-Euso, coordinato e finanziato da ASI, è stato sviluppato dalla collaborazione con JEM Euso (Joint Experiment Missions - Extreme Universe Space Observatory), un programma internazionale più ampio che comprende Francia, Germania, Italia, Giappone, Polonia, Russia, Slovacchia, Svezia, Svizzera e Stati Uniti. Il telescopio verrà utilizzato per i prossimi tre anni per esplorare l'origine e la natura dei raggi cosmici di altissima energia provenienti dallo spazio.

"In questo momento stiamo analizzando i primi dati registrati da Mini-Euso e i risultati sono molto promettenti. Come ricercatore, sono estremamente orgoglioso del modo in cui il progetto è stato realizzato e molto entusiasta di quello che abbiamo ottenuto. Adesso mi appare chiaro come la stampa 3D possa contribuire in modo significativo ai futuri successi e avanzamenti tecnologici della ricerca scientifica", conclude Ricci.