Sensori al plasma per satelliti prodotti con la stampa 3D

Economici e veloci da produrre, i sensori al plasma realizzati digitalmente dal MIT potrebbero aiutare gli scienziati a prevedere il tempo o a studiare i cambiamenti climatici.

Gli scienziati del MIT hanno presentato i primi sensori al plasma per veicoli spaziali in orbita prodotti completamente in digitale. Chiamati anche analizzatori di potenziale ritardante (RPA), questi sensori vengono impiegati dai satelliti per determinare la composizione chimica e la distribuzione dell’energia ionica nell’atmosfera.

I sensori stampati in 3D possono essere realizzati nel giro di pochi giorni con poche decine di dollari. “La produzione additiva può fare una grande differenza nel futuro dell’hardware spaziale – afferma Luis Fernando Velásquez-García, scienziato del MIT. Alcuni pensano che quando stampi qualcosa in 3D, devi abbassare le prestazioni, ma abbiamo dimostrato che non è sempre così“.

La chiave del successo di un RPA è la struttura abitativa che allinea le maglie. Deve essere elettricamente isolante e allo stesso tempo in grado di resistere a sbalzi di temperatura improvvisi e drastici. I ricercatori hanno utilizzato un materiale di vetroceramica stampabile che possiede queste proprietà: la vitrolite.

Per la stampa i ricercatori del MIT hanno usato la polimerizzazione in vasca, un processo in cui una struttura 3D viene costruita uno strato alla volta immergendolo ripetutamente in una vasca di materiale liquido, cioè la vitrolite. La luce ultravioletta viene usata per polimerizzare il materiale dopo l’aggiunta di ogni strato, quindi la piattaforma viene nuovamente immersa nella vasca. Ogni strato ha uno spessore di soli 100 micron (all’incirca il diametro di un capello umano), consentendo la costruzione di forme ceramiche lisce, prive di pori e complesse.

L’alta precisione rende questi componenti in 3D adatti ad applicazioni nella ricerca sull’energia da fusione o nel volo supersonico, mentre il processo di prototipazione rapida potrebbe anche stimolare una maggiore innovazione nello sviluppo di satelliti e veicoli spaziali.

Scenari futuri

Come prossimo step il team vuole migliorare il processo di fabbricazione. La riduzione dello spessore degli strati o della dimensione dei pixel nella polimerizzazione in vasca di vetroceramica potrebbe portare a un hardware ancora più preciso. Inoltre la produzione completamente additiva dei sensori li renderebbe compatibili con la fabbricazione nello spazio. Gli scienziati vogliono infine sperimentare l’uso dell’intelligenza artificiale per ottimizzare la progettazione dei sensori per casi d’uso specifici.

https://news.mit.edu/2022/rpa-sensors-satellites-3d-print-0727