Innovative 3D printed CubeSat structure

A new Industrial revolution is knocking at the door. “As manufacturing goes digital, it will change out of all recognition” says economist Paul Markillie. Futurologist Jeremy Rifkin claimed that 3D printing or AM signals the beginning of a third industrial revolution, succeeding the production line assembly that dominated manufacturing starting in the late 19th century. Additive manufacturing is spreading day to day with an enormous velocity, powered by the imagination of young entrepreneurs and veteran expertise. This new technology allows everyone, from a university researcher to a worldwide aerospace company, to compete in tailoring a new part design in loco, giving the variety of exquisite solutions. A new philosophy is allowing people to dream new opportunities of manufacturing, leaving behind the “old school” of machining a finished product out of a block of metal or similar subtracting technologies. Through the computer-aided design (CAD), by means of a STL file, and a 3D printing software, the additive manufacturing process can make real a complex object with relatively small time. AM can be defined as a disruptive technology or by Wikipedia: “an innovation that helps create a new market and value network, and eventually disrupts an existing market and value network (over a few years or decades), displacing an earlier technology”. Thus, “if you can design it, we can make it”. A wide spectrum of advantages is offered, including near-net shape capabilities, superior design, geometry flexibility, innovations in fabrication using multiple materials, reduced cost tooling and fixturing, shorter cycle times for both design and manufacturing, and overall savings in both energy and costs while currently enabling production on a global scale. This technology has been known for more than 20 years but a laundry list of caveats was limiting the applicability to metallic materials. As knowledge could meet the required part density and quality, AM processes start to be fed with the most important engineering materials as steel, aluminum and titanium. Nowadays, thanks to the outstanding properties of manufactured metallic dense parts, AM technologies suit perfectly to face to the extreme environmental challenges of the aerospace field. Imagine to build a spacecraft structure by means of a single continued manufacturing process, with extremely complicated geometries, in a tough material as titanium alloy, of incredible performances. It would be the solution of all the major problems that can be encountered during a spacecraft design. Moreover, it will be possible to shape a light and strength frame that can be manufactured in a large scale, with fast prototyping.

Una nuova rivoluzione industriale sta bussando alla porta. "Mentre la produzione diventa digitale, tutto cambierà sotto ogni punto di vista", afferma l'economista Paul Markillie. Futurologo Jeremy Rifkin ha affermato che la stampa 3D o AM segnano l'inizio di una terza rivoluzione industriale, superando la linea manufatturiera che ha dominato il processo produttivo a partire dalla fine del XIX secolo. La produzione in additive si sta diffondendo giorno dopo giorno con gran velocità, alimentata dall'immaginazione dei giovani imprenditori e dalle esperienze dei veterani nel settore industriale. Questa nuova tecnologia consente a chiunque, da un ricercatore universitario ad una multinazionale in campo aerospaziale, di competere nella realizzazione di un nuovo componente in loco, dando la possibilità di scegliere una varietà immensa di soluzioni. Una nuova concezione manufatturiera che consente alle persone di sognare nuove opportunità di produzione, lasciando dietro la "vecchia scuola" di ottenere un prodotto finito a partire da un blocco di metallo o simil tecniche di asportazione di materiale. Attraverso il CAD (Computer-aided Design), tramite un file STL e un software di stampa 3D, il processo di produzione in additive può dar vita ad un oggetto complesso in un tempo relativamente ridotto. AM può essere definito come una tecnologia disruptiva o da Wikipedia: "Un'innovazione che aiuta a creare una nuova rete di mercato, interferendo con una rete esistente (in pochi anni o decenni), sovrastando una tecnologia precedente". Così, "se lo puoi progettare, possiamo realizzarlo". Viene offerto un ampio spettro di vantaggi, tra cui capacità di realizzare una qualsiasi forma, flessibilità geometrica, innovazioni nella fabbricazione con materiali diversi, riduzione dei costi di attrezzatura e fissaggio, tempi di ciclo più brevi sia per la progettazione che per la produzione e un risparmio complessivo in termini di energia, dando la possibilità di produzione in scala globale. Questa tecnologia è nota da più di 20 anni, ma un insieme di ostacoli stava limitando l'applicabilità ai materiali metallici. Poiché la conoscenza ha raggiunto un livello tale da soddisfare le proprietà di densità e qualità necessaria, i processi AM cominciano ad essere utilizzati con i più importanti materiali dell’ingegneria come acciaio, alluminio e titanio. Oggi, grazie alle eccezionali proprietà strutturali delle componenti in materiale metallico, le tecnologie AM si adattano perfettamente ad affrontare le sfide ambientali estreme del settore aerospaziale. Immaginate di costruire una struttura spaziale per mezzo di un unico processo di produzione, con geometrie estremamente complicate, in un materiale performante come la lega di titanio, con incredibili prestazioni. Sarebbe la soluzione a tutti i principali problemi che si possono incontrare durante un design strutturale spaziale. Inoltre, sarà possibile modellare un telaio leggero e robusto che può essere realizzato su larga scala, con una rapida prototipazione.