Los brazos robóticos gemelos trabajan juntos como parte de un proyecto para construir lo que será el más grande, El objeto más complejo jamás impreso en titanio en 3D:una versión de prueba del "banco óptico" de 3 m de diámetro en el corazón del observatorio de rayos X Athena de la ESA.

El primer brazo robótico multieje construye cada nueva capa de metal usando un láser para derretir polvo de titanio. El segundo brazo robótico corta inmediatamente cualquier imperfección utilizando una herramienta de fresado enfriada criogénicamente. El banco en sí se coloca sobre un plato giratorio de 3,4 m de diámetro que se mueve lentamente.

"La ESA se ha asociado con el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Materiales y Vigas de Alemania para esta actividad exploratoria, "explica el ingeniero de materiales y procesos de la ESA, Johannes Gumpinger." El diseño final del banco óptico de Athena aún no se ha decidido. pero si se construirá en titanio, entonces su tamaño y complejidad es tal que no podría construirse de otra manera ".

Debido a su lanzamiento en 2031, La misión Athena de la ESA sondeará de 10 a 100 veces más profundamente en el cosmos que las misiones de rayos X anteriores. para observar el mas caliente, objetos celestes de alta energía.

La misión requiere una tecnología de óptica de rayos X completamente nueva, con pilas de 'módulos de espejo' dispuestos cuidadosamente para capturar y enfocar rayos X de alta energía.

El banco óptico alinea y asegura alrededor de 750 módulos de espejo en una estructura compleja con muchos bolsillos profundos que se estrecha hasta una altura máxima de 30 cm. Su forma general debe ser precisa hasta una escala de unas pocas decenas de micrómetros, o milésimas de centímetro.

"La complejidad del banco óptico requiere que cada adición sea fresada inmediatamente después de la impresión, "comenta André Seidel, supervisando el proyecto en el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Materiales y Vigas. "Cualquier modificación posterior podría tener el riesgo de introducir contaminación, debilitando el titanio de calidad espacial.

"Similar, todo el proceso ha sido diseñado para minimizar cualquier riesgo de contaminación. El polvo de titanio se introduce en el láser utilizando el gas noble argón que también evita cualquier contaminación con el aire. Y la herramienta de fresado se mantiene fría con dióxido de carbono líquido que se evapora a medida que se calienta. previniendo cualquier depósito dañino sobre la superficie de metal recién colocada ".

Los sensores de precisión detectan inmediatamente cualquier elemento fuera de tolerancia para fresado o reparación más extensa, incluido el fresado para reimpresión.

Hasta ahora se han fabricado segmentos más pequeños, con un banco óptico demostrador de 1,5 m de diámetro a continuación. Se espera que el banco de 3 m a escala real tarde alrededor de un año en producirse.

"Será una tarea enorme, tomando mucho tiempo y energía, "agrega Johannes." Pero si lo logramos, será el objeto de titanio más grande jamás impreso en 3D, y el proceso estará disponible para fabricar otras piezas grandes, potencialmente en otros metales ".

El proyecto cuenta con el apoyo del elemento de desarrollo tecnológico de la ESA como parte de la iniciativa de fabricación avanzada de la agencia. aprovechar materiales y procesos novedosos para el sector espacial.

El mes pasado, más de 150 expertos de toda Europa se reunieron en el corazón técnico de la ESA en los Países Bajos para compartir los últimos resultados de los proyectos de fabricación avanzada de la ESA que abarcan temas como la impresión 3D y los últimos materiales compuestos, así como la soldadura por fricción y agitación.