Team CoSTAR di JPL della NASA

Il DARPA Subterranean Challenge mira a migliorare l'autonomia dei sistemi robotici per esplorare rapidamente gli ambienti sotterranei, sia sulla Terra che nello spazio. L'obiettivo è di accelerare la ricerca all'avanguardia nei settori militare, commerciale e governativo. Per partecipare alla competizione, i team devono sviluppare sistemi completamente autonomi capaci di esplorare spazi vuoti sotterranei, con l'obiettivo di promuovere l'esplorazione planetaria e sviluppare applicazioni terrestri come la ricerca e il soccorso in miniere, grotte e in seguito a disastri naturali.

Il team CoSTAR è una collaborazione tra il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, il Massachusetts Institute of Technology (MIT), il California Institute of Technology (Caltech), il Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) e la Luleå University of Technology (LTR) in Svezia. Composto da 60 ingegneri provenienti da tutto il mondo, CoSTAR è uno dei dieci partecipanti al DARPA Subterranean Challenge, un evento quadriennale composto da tre circuiti - Tunnel, Urbano e Grotte - seguiti dall'evento finale che combina tutti e tre gli ambienti. Il team vincitore riceverà un premio di 2 milioni di dollari da utilizzare per finanziare futuri progetti di ricerca.

Nella competizione, il team CoSTAR ha ottenuto il secondo posto nel circuito di Tunnel e il primo nel circuito Urbano. Attualmente, si sta preparando per competere nel circuito di Grotte e per l'evento finale, continuando a dimostrare la sua eccellenza nell'esplorazione robotica sotterranea.

Il DARPA Subterranean Challenge mira a migliorare l'autonomia dei sistemi robotici per esplorare rapidamente gli ambienti sotterranei, sia sulla Terra che nello spazio. I circuiti della competizione presentano diverse sfide, con terreni caratterizzati da aspetti specifici come terreni accidentati, ambienti con scarsa illuminazione e persino rampe di scale. I robot autonomi devono essere in grado di navigare efficacemente in condizioni difficili, il che spesso porta a cadute e alla rottura di parti critiche durante i test.

Il team CoSTAR ha affrontato questa sfida preparandosi con un sistema autonomo leggero e resistente agli urti, in grado di eseguire manutenzione rapida sul campo in caso di guasti e di iterare rapidamente i progetti tra le sessioni di test per mantenere un vantaggio competitivo. L'utilizzo di robot Spot forniti da Boston Dynamics ha permesso al team di esplorare soluzioni innovative, progettando e creando rapidamente componenti come staffe e involucri per proteggere parti cruciali come il costoso sensore Lidar.

In passato, il team utilizzava materiali come il legno, il meccanismo tradizionale o il taglio laser per la creazione di parti, ma ha scoperto che la stampa 3D offriva un'opzione più versatile per l'iterazione rapida e la produzione di prototipi. Tuttavia, l'uso di una stampante 3D in PLA si è rivelato limitato per la produzione finale a causa della mancanza di robustezza delle parti stampate, specialmente per l'uso in ambienti difficili. Il materiale non era sufficientemente resistente per proteggere componenti critici come il sensore Lidar dai danni causati dalle condizioni estreme del terreno.

Per risolvere queste sfide, il team ha optato per l'uso delle stampanti 3D Markforged, che offrono la capacità di produrre rapidamente parti leggere ma estremamente robuste utilizzando materiali avanzati come la fibra di carbonio continua. Questo approccio ha garantito che le parti stampate fossero resistenti agli urti e potessero essere riutilizzate senza problemi, contribuendo al successo del team CoSTAR nel completare i circuiti della competizione DARPA Subterranean Challenge.

Fortunatamente, il team CoSTAR ha avuto accesso a una stampante 3D Markforged, una scelta che si è rivelata cruciale per affrontare le sfide della competizione DARPA Subterranean Challenge. Grazie alla familiarità dei membri del team con le tecnologie avanzate dal loro lavoro presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, sapevano già che le stampanti 3D Markforged e il sofisticato software Eiger, integrato nel cloud, sarebbero stati in grado di produrre parti leggere, robuste e funzionali senza limitazioni geometriche.

L'adozione delle stampanti Markforged ha permesso al team di superare le limitazioni incontrate con materiali e processi di produzione tradizionali. Le staffe e i supporti stampati con Markforged non solo hanno dimostrato una qualità superiore rispetto alle controparti in alluminio, ma erano anche significativamente più leggeri. Inoltre, le parti stampate con Markforged erano in grado di resistere agli urti e potevano essere riutilizzate senza problemi, anche dopo eventi traumatici durante le prove.

Un esempio lampante dell'utilizzo efficace delle stampanti Markforged è stato la creazione di una gabbia protettiva per il sensore Lidar del valore di 7.000 dollari. Utilizzando diverse stampanti Markforged e materiali rinforzati con fibra di carbonio continua, il team è riuscito a proteggere il sensore nonostante gli inevitabili impatti durante le operazioni sul campo.

Durante la competizione, il team ha aumentato il proprio arsenale di stampanti Markforged da una a tre, con l'ulteriore supporto di GovSmart, partner di Markforged. Il supporto di Markforged come sponsor nel 2020 ha incluso anche la fornitura di una quarta stampante, evidenziando l'importanza della tecnologia Markforged nel successo di CoSTAR.

L'affidabilità delle stampanti 3D Mark Two è stata cruciale per il team, che spesso lavorava intensamente di notte per progettare, testare e integrare le parti necessarie per la competizione. L'esperienza positiva con le stampanti Markforged ha dimostrato la loro capacità di fornire costantemente prodotti di alta qualità, essenziali per il successo nel DARPA Subterranean Challenge.

La robustezza delle stampanti, l'affidabilità e la ripetibilità delle parti prodotte e il fatto che la piattaforma Digital Forge crea parti eccellenti e funzionali che non richiedono alcuna post-lavorazione fanno di Markforged una tecnologia di produzione additiva ideale.

La DARPA Subterranean Challenge per alcuni può essere solo una competizione, ma per il team CoSTAR è molto di più. La sfida è per il team un punto di partenza verso l'esplorazione sotterranea sulla Luna, su Marte e persino su alcune lune di Saturno e Giove. Sviluppando le capacità robotiche per la competizione, il team spera di contribuire alle future missioni di esplorazione degli ambienti sotterranei condotte dal laboratorio JPL della NASA finalizzate a ottenere informazioni sullo sviluppo della vita, sulla presenza di vita su altri pianeti e sulla possibilità, per l'uomo, di vivere in futuro su altri pianeti. La tecnologia di produzione additiva contribuisce a realizzare questo obiettivo.

Markforged è orgogliosa di essere fornitore e sponsor del team CoSTAR.