Разработка и испытания 3D-принтера для космического эксперимента "3D-печать" на Российском сегменте Международной космической станции

Применение аддитивных технологий в условиях космоса является одним из активно развивающихся направлений, решающих широкий круг задач по изготовлению различных конструкций и изделий в условиях микрогравитации. В частности, технологии 3D-печати необходимы для создания изделий с уникальными свойствами в условиях космических станций и длительных космических полётов, включая инструменты и вспомогательные элементы для жизнедеятельности человека. В настоящем исследовании показаны результаты тестирования 3D-принтера, предназначенного для печати изделий с использованием полимерных термопластичных материалов, адаптированного и изготовленного для космического эксперимента на Российском сегменте Международной космической станции (МКС). Проведён комплекс испытаний с целью определения надёжности и работоспособности 3D-принтера в специфических условиях эксплуатации, а также его соответствия требованиям, предъявляемым к устройствам, доставляемым на МКС. Особое внимание в работе уделено проведению вибропрочностных испытаний разрабатываемого устройства. С использованием специализированного электродинамического вибро-стенда был проведён анализ резонансных частот изделия до и после воздействия синусоидальной вибрацией, в результате чего установлена целостность и жёсткость испытуемой конструкции, а также приведены рекомендации по усилению жёсткости и увеличению демпфирования устройства в проблемных узлах. В качестве альтернативного метода контроля было проведено лазерное вибросканирование подвижных частей и корпуса 3D-принтера. Полученные данные сканирующей лазерной доплеровской виброметрии были сопоставлены с результатами виброиспытаний 3D-принтера на электродинамическом вибростенде. Показано преимущество бесконтактного метода измерения вибраций по сравнению с традиционным методом вибродиагностики благодаря высокой точности измерений, возможности тестирования труднодоступных участков устройств, а также отсутствия влияния присоединённой массы на измеряемые вибрационные характеристики.