NASA bilim insanları, astronotlar için uzay kıyafeti olarak hizmet edebilecek ya da onlara kalkan sağlayabilecekleri ve hatta uzay aracı için yalıtım malzemesi olarak kullanabilecekleri 3D baskılı bir metal kumaş oluşturdu.
Raul Polit Casillas kumaşların içinde büyüdü. Annesi İspanya’da bir moda tasarımcısı ve malzemelerin tasarımı için nasıl kullanıldığı genç yaşta Raul Polit’un ilgisini çekti.
Şimdi, NASA’nın California Pasadena’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda bir sistem mühendisi olarak tekstil dünyasının hala çok fazla içinde. O ve meslektaşları uzayda kullanılmak üzere gelişmiş dokuma metal kumaşlar tasarlıyor.
Uzay kumaşı
Bu kumaşlar büyük antenler ve diğer yerleştirilebilir aygıtlar için potansiyel olarak yararlı olabilir, çünkü malzeme katlanabilir ve şekli hızlı bir şekilde değişebilir. Kumaşlar ayrıca meteorlardan bir uzay aracını korumak (kalkan) için, astronot giysilerinde veya başka bir gezegenin yüzeyindeki nesneleri yakalamak için kullanılabilir. Jüpiter’in Europa uydusu gibi buz kaplı bir ayda, bu kumaşlar uzay aracını izole etmek için potansiyele sahip olabilir. Aynı zamanda, bu esnek malzeme, altındaki buzu eritmeyecek ‘ayaklar’ oluşturarak düz olmayan arazide katlanabilir.
Polit Casillas ve meslektaşlarının yarattığı prototipler zincir zırhlara benziyor, küçük gümüş kareler birbirine bağlanmış durumda. Ancak bu kumaş elle dikilmedi, bunun yerine, gelişmiş teknolojilerle tek bir parça halinde ‘basıldı’. Bu gibi kumaşları yapmak için, endüstriyel ölçekte 3D baskı olarak da bilinen, katmanlı üretim burada gerekli tekniktir. Parçaların birbirine kaynatıldığı geleneksel üretim tekniklerinin aksine, katmanlı üretim, istenilen nesneyi oluşturmak için tabakalar halinde malzemeleri yerleştiriyor. Bu, maliyeti düşürüyor ve benzersiz malzemeler oluşturma yeteneğini arttırıyor.
Uzay kumaşı teknolojisi
Polit Casillas; “Buna 4 boyutlu (4D) baskı diyoruz, çünkü bu materyallerin geometrisini ve fonksiyonunu basabiliyoruz. Eğer 20. yüzyılı imalatta seri üretime dayandırırsanız, o zaman bu, fonksiyonların seri üretimidir” dedi.
Uzay kumaşı gibi erken aşamalı teknolojiler için araştırmalar fonları bulunan JPL’den (Jet Propulsion Laboratory) Andrew Shopiro- Schlarlotta, uzay aracı tasarımlarını yapmanın kompleks ve pahalı olabileceğini söyledi. O, farklı aşamalarda bir malzemeye birden fazla işlev eklemenin tüm süreci daha ucuza getireceğini söyledi. Ayrıca yeni tasarımlara kapı açabilir. Shapiro-Scharlotta şunları söyledi; “Neyin mümkün olduğunun yüzünü kazıyoruz. Üretim için ek bir maliyet ödemeden organik ve doğrusal/çizgisel olmayan formların kullanılması daha verimli mekanik tasarımlara yol açıyor.”
Uzay kumaşlarının dört temel fonksiyonu bulunuyor; yansıtma, pasif ısı yönetimi, katlanabilirlik ve gerilme mukavemeti. Kumaşın bir yüzü ışığı yansıtırken diğer tarafı termal kontrol aracı olarak hareket ederek ısıyı absorbe eder. Birçok farklı biçimde katlanabilir ve çekme gücünü sürdürürken şekillere uyum sağlar.
JPL ekibi sadece bir gün uzayda bu kumaşları denemek istemekle kalmıyor, onları uzayda da üretebilmek istiyorlar.
Uzay kumaşı ve 4 boyutlu baskı
Uzay kumaşı araştırmasından ayrı olarak, Polit Casillas, gelişmiş konsept ve sistemlerin hızlı prototip çalışmasını mümkün kılan bir atölye olan JPL’nin Atölyesini yönetiyor. Bu hızlı tempolu, işbirliğine dayalı çevre, farklı teknolojiler geliştiriyor ve bunları yeni konseptlere dönüştürüyor, bunlardan birisi de 4 boyutlu (4D) baskıdır.
Uzak bir gelecekte diyor Polit Casillas, astronotların gerek duydukları malzemeleri basabileceklerini, hatta eski malzemeleri geri dönüşüme uğratıp parçalayarak, onları tekrar kullanabileceklerini söyledi. Kaynakları korumak, uzaya sadece sizinle birlikte gelen kaynaklarla kısıtlı kaldığınızda önemlidir.
Ancak yeni formları düşünmek de kritik önem taşıyor. Basılmış tek bir alüminyum plakanın işlevselliği sınırlıdır, aynı plakayı ısı yayan bir asarım kullanarak bastığınızda, bir anda daha kullanışlı olur. Uzay aracının gövdesinin dış yüzeyinde ve içerisinde, yapısal olmaktan öteye giden farklı işlevler olabilir.
“Bir devrim yaratabilir”
Politika Casillas, “Yeni işlevleri bastığım malzemeye programlayabilirim. Bu, entegrasyon ve test için harcanan zaman miktarını da azaltıyor. Materyali istediğiniz kadar basabilir, test edebilir ve yok edebilirsiniz.” dedi.
Bu tür bir tasarıma dayalı düşünme, uzay aracının mühendislik biçiminde devrim yaratabilir. Her biri olası başarısızlık noktaları yaratan düzinelerce parçayı bir araya getirmek yerine, geleceğin uzay aracı ‘bütün kumaş’ını ve ek işlevlerini yaratabilir.
Yazan: Elizabeth Landau