Filament készítés a Marson

Kutatás és Probléma azonosítás

Egy űrutazás során számtalan dolgot kell feljuttatni a Marsra, ami nagyon emeli a költségeket. Az Apollo program körülbelül 25.4 mrd dollárba került. Amikor megpróbáltuk megérteni az űrküldetések költségeit, megértettük, hogy 1 kg anyag feljuttatása átlagosan 16 500 dollár, ami kb 4 millió 6 százezer forint. Minden eszközből a redundancia miatt fel kell juttatni minimum kettőt, ez növeli a szállítmány súlyát és költségét.

A szakértők akikkel beszéltünk elmondták nekünk hogy számtalan alkatrészt kell felvinni a Nemzetközi Űrállomásra , és hogy a Rosetta űrküldetés mennyire drága volt, kb 1.4 milliárd euró, és ez korlátozta a hasznos súlyt. Ha ezt nem oldjuk meg valahogy, nem tudunk hatékony Mars küldetésekben gondolkodni.

Szakértőink

A projekt során nagyon sok segítséget kaptunk szakértőktől, számtalan tudományterületről. Dr. Vizi Pállal a Wigner Fizikai Kutatóközpont munkatársával a Csodák Palotájában találkoztunk. Sokat tanultunk Dr. Both Elődtől, a Magyar Űrkutatási Iroda igazgatójától, Kovács Viktortól, a 3dmuhely.hu vezetőjétől, Dr. Bodnár Zsolttól, a philament.eu filamentgyártó cég vezetőjétől és Szűcs Lászlótól, a a kecskeméti Planetárium szakelőadójától.

Az áramköri kapcsolások tervezésében Dr. Víg Zoltán, az Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Karának adjunktusa segített minket.

Megoldásunk

A megoldásunk egy olyan gép, ami marsi kőzettel és műanyag olvadékkal filament szálat gyárt, így az ottani 3D nyomtatás költséghatékonyabbá teszi -- egy speciális filament szállal, amit a filament készítő állít elő. A megoldásunk úgy oldja meg a problémát, hogy finom porrá őrölt marsi kőzetet a műanyag olvadékkal keverve elkészíti belőle a filament szálat. A melegítőegység megolvasztja az alapanyagot, amit egy csiga/fúrófej adagol a fejbe, ami kinyomja a filament szálat.

Prototípusaink

Első prototípusainkban olvasztottunk gyertya, majd kempinggázfőző fölött (szabad téren) műanyagot, majd szálat húztunk ki belőle. Ezzel jobban megismertük a műanyagok tulajdonságait. Ezután összevágott PLA-t olvasztottunk, elektromos sütőben kontrollált hőmérsékleten (220 C), és ezt bauxitporral kevert változatban is kipróbáltuk.

A szakértőink javaslatára, hogy jobban megismerjük a különböző anyagokat és hőmérsékleteket - cukorfondatot is olvasztottunk és kevertünk bauxitporral és fecskendőből nyomva próbáltuk szilárd öntvényt létrehozni.

Jelenlegi megoldásunk

Jelenlegi megoldásunk: egy Arduino alapú megoldást fejlesztünk, hiszen ennek működőképes mikroszámítógépes modelljét mi is meg tudjuk építeni.

Ennek alapja egy Arduino Uno lapka, melyet 5V-ról üzemeltetünk, egy DHT-11 hőmérő / termisztor. Amely a keverőfejnél lévő fűtőegységet kapcsolja ki és be, egyelőre fokozatmentesen (ki-be módban) hiszterézissel, azaz ha 30 Celsius fokot szeretnénk elérni, akkor 28 foknál kapcsoljuk be és 32 C foknál kapcsoljuk ki, így csökkentve a ki-be kapcsolások számát, azonban szabályozva a hőmérsékletet.

A keveréshez egy csigának egy hagyományos fúrófejet és egy fémcső házat használunk. Későbbiekben az anyag megolvasztásához 210 Celsius fok szükséges (kis mértékben színfüggő), amelyhez Grove - High Temperature Sensor-ra fogunk váltani.

Az általunk használt kevert alapanyagok: általunk gyűjtött és porított bauxit port és PLA alapanyagot használunk. A PLA-t (PoliLactic Acid, magyarul politejsav) egy tejsav alapú, biológiailag lebomló műanyag, amelyet a Marson is elő fognak tudni állítani a gépek és a későbbi telepesek.

Jelenlegi kapcsolási rajzunk:

Az ipari gyártásra úgy kerülhet sor, hogy olyan megközelítéssel és komolysággal teszteljük a gépet ahogy a NASA teszteli az űrrakéta szállítmányait. Az ipari gyártáshoz szükséges tesztelés földi körülményekkel egy kisebb prototípussal, később alacsony Föld körüli pályán lehetséges.

Megosztás

Az elmúlt hónapok során szakértőkkel beszéltünk, tanultunk tőlük, kikértük a véleményüket a témáról, majd kidolgozunk egy projektet. Beszéltünk róla a családban és megosztottuk az osztályban is előadást tartottunk róla.

A világ minden lakott földrészéről egy First Lego League csapattal is megosztjuk az eredményeinket. Ezután megosztjuk szakértőinkkel is és építő jellegű kritikát, továbbfejlesztési javaslatokat kérünk tőlük. Megtiszteltetés számunkra, hogy beszélhettünk a Team Cre8te the future csapatával Ausztráliából, Team Deep Blue csapatával Törökországból, Team Voltage csapatával Törökországból és a Team Operation F.L.L. csapatával az Amerikai Egyesült Államokból.

Telefonon beszéltünk és személyesen is megoszthattuk kutatásunkat Farkas Bertalan magyar űrhajóssal is.