Предимствата на 3D печата са добре документирани. Технологията позволява на продуктите да бъдат създадени на мястото, където са необходими. Помага за справяне с проблемите с ефективността, което прави доставни вериги да се движат напред гладко. Това може да има огромно влияние в намаляването на ресурсите и времето, необходимо за производството на продукти.
Рокет компании са използвали 3D печат, официално известен като добавка производство, за по-добра част от последното десетилетие, започвайки с разработването на SpaceX 2013 на 3D отпечатана част от ракетния двигател SuperDraco.
Тази статия проследява историята на използването на 3D печата от новите компании в космическия сектор. Към края ѝ ще разгледаме и друга съвременна производствена технология, използвана от тези компании: леене под високо налягане.
Определяне на 3D печат
Да започнем с напомняне за това какво включва 3D печатна технология. Няма по-добро място за търсене на определение на 3D печат, отколкото от майсторите на 3D печат, Autodesk.
Autodesk определя 3D печат като “процес, чрез който физически обекти се създават чрез депозиране на материали в слоеве въз основа на цифров модел.” Същият източник добавя, че “3D печатна технология може да се използва за създаване на всичко от прототипи и прости части до високо технически крайни продукти като части от самолета …, екологични сгради, животоспасяващи медицински импланти и дори изкуствени органи, използващи слоеве на човешки клетки.”
Autodesk идентифицира три основни метода, използвани при производството на елементи, използващи 3D:
Фиксирана изработка на нишки (FFF): Предимно в производството на потребителски продукти, този метод топли и екструдира пластмасов материал в слоеве, които образуват необходимия продукт.
Стереолитография (SLA): Използва UV светлина, за да затвърди или лекува повдигания, един слой след друг.
Селективно лазерно синтезиране (SLS): Изпражнения на прах, използващи лазери, слой по слой.
Защо космическите производители се превръщат в 3D печат
Доставчикът на софтуер за производство на добавки, AMFG, предоставя някои убеждения относно въздействието на 3D производството в областта на космическите пътувания. Компанията отбелязва, че „производителите на космически космически строителни технологии са изправени пред предизвикателството за ускоряване на развитието и производството на ракети, като същевременно намалява разходите и увеличава ефективността.“
AMFG казва, че традиционният процес на производство на ракети включва няколко прототипи и етапи на производство, което прави процеса скъп и време-консумиращ. Същият източник казва, че 3D производствен процес може да намали времето за производство на части от традиционен 14-седмичен период до само няколко седмици, като дават на производителите значителни спестявания на време и разходи.
3D производство също така осигурява точността на частите, което е трудна задача при използване на традиционни производствени методи.
Първата 3D отпечатана част в космоса
Елон Муск установи SpaceX през 2002 г. Неговата мисия беше да намали разходите за пътуване до космоса, така че в крайна сметка хората да могат да колонизират Марс. Според SpaceX, това ще бъде постигнато чрез използване на “пълноповторно използвани превозни средства, които ще бъдат най-мощните някога построени, способни да превозват хора до Марс и други дестинации в Слънчевата система.”
На 5 септември 2013 г. Муск обяви чрез туитър, че “SpaceX SuperDraco inconel ракетна камера w регенерирано охлаждащо яке се появява от EOS 3D метален принтер.”
Изходът от новините за космически изследвания, иновации и астрономия, Space.com съобщава, че “SpaceX изпрати първата си 3D-печатана част в космоса в началото на тази година [2014].” Същият източник добавя, че “частта, ракетен двигател главен оксидатор клапа, летя на борда на SpaceX ян. 6 на ракета Falcon 9 пренасяща търговския тайландски сателит 6 телекомуникации до орбита.”
Практичността на използване на 3D печат за производство на ракетни части беше потвърдена от факта, че вентилът работи, както се изисква при напрегнати условия, включително при изключително ниски температури.
SpaceX използва и 3D технология за печат, за да произвежда други аксесоари като каски. Според 3Dnatives.com, “Всяка каска разполага с визор, клапани, ключалки и микрофони.”
Син произход: вземане на значителни инвестиции в 3D печат
Син произход е производител на въздухоплавателни средства, създаден от основателя на Амазонка, Джеф Безос. Компанията е стартирана през 2000 г. в Кент, Вашингтон. „Ние сме отдадени на изграждането на път към пространство, за да могат нашите деца да построят бъдещето,” се казва в изявлението на мисията на компанията.
Син произход също така казва, че тя живее в съответствие с декларацията си за мисия, като развива „частично и напълно повторно използвани лансирни превозни средства, които са безопасни, ниски разходи и служат на нуждите на всички граждански, търговски и отбранителни клиенти“.
Важна част от осигуряването, че космическите туристически продукти на синия Произход се превръщат в нормата е 3D печатарската технология. 3D PrintingIndustry.com цитира президента на Синия Произход, Роб Майерсън, който казва, че неговата компания „е направила значителна инвестиция в 3D печата.” Той добавя: „Всички сме в приемането на нови технологии и се възползваме напълно от възможностите.“
3DPrintingIndustry.com също така съобщава, че Meyerson илюстрира, в презентация, ползите от времето и спестяванията, въведени от 3D печат в сравнение с традиционните кастинг методи. В представянето, Meyerson представя част, която отнема три месеца, за да се използва 3D печат. Същата част отнема повече от 12 месеца с помощта на традиционни кастинг методи.
3D печатен двигател води първата жена на луната
През декември 2020 г. 3Dprint.com съобщи, че „Синият Произход е създал тристепенен ландер, който може да отведе първата жена и следващия мъж на повърхността на Луната до 2024 г.“
Вълнуващата част е, че двигателят на BE-7, захранващ лунната ландерова система, е произведен чрез 3D технология. Това е потвърдено от Безос, който казва: „Бе-7 е високофункционален, допълнително произвеждан течен водород / течен кислороден кацателен двигател с 10 000 lbf тласък – дълбоко натоварване до 2000 lbf за точно кацане на Луната.”
Но това не е всичко. Bezos използва Инстаграм видео, за да обяви, че “Това е двигателя, който ще отведе първата жена на повърхността на Луната.” Според Вашингтон Post, тази жена е Уоли Фанк, който загуби шанса си да отиде в космоса през 1961 г., защото “НАСА няма програма за жени астронавти.”
Funk може и да не са се приземили на повърхността на Луната, но тя в крайна сметка ще получи шанс да пътува до космоса на 20 юли 2021 г. Тя е 82 години. Funk е един от тримата пътници, пътували с Безос в това, което син произход нарече своя “първи човешки полет”.
Пускане на напълно 3D-печатана ракета в орбита
Релативност Space е космическата компания, създадена през 2015 г. Компанията посочи целта си да бъде “първата космическата компания, която успешно изстрелва напълно 3D-печатана ракета в орбита”.
Но това, което означава „пълно 3D-принтирана ракета“ означава в действителност. Denrie Perez, който пише за Engineering.com, има отговор: „От двигателите до филаж, Релативността автоматизира почти целия производствен процес. “
Перез добавя, че 3D печат е позволил на Релативността способността да променят своите дизайни бързо. Тя отбелязва, че да победи конкуренти като SpaceX, компанията се продава персонализация. „Използването на 3D печат ще даде възможност на компанията да променя капсули многократно да се поберат във всеки вид сателит,” пише тя.
Forbes.com цитира изпълнителния директор на Релативността Тим Елис, който казва, че „с 3-D печат можем да правим ракети по-бързо, с по-малка фабрика и по-малко процеси.“
На 8 юни 2021 г. Алекс Кнап от Forbes.com съобщи, че Релативността е натрупала 650 милиона долара в сериен кръг. Той докладва, че „капиталът е насочен към ускоряване на развитието на ракетата Terran R на компанията, която ще бъде напълно 3D-печатана и способна да изстреля по-големи товари от ракетата на Elon Musk 9.”
Други космически компании, използващи 3D печат
С ползите от 3D печат в космическото поле, не е изненадващо, че всяка сериозна космическата компания изглежда прави нещо за производството на части с помощта на технологията.
Michael Petch пише за 3DPrintingIndustry.com, че по време на интервю президентът и главен изпълнителен директор на Virgin Galactic George Whitesides му е казал, че целта на компанията е „да намали времето за производство на двигателите от много месеци до няколко седмици“. Според Petch 3D печатът ще има важна роля за постигането на тази цел.
Rocket Lab е компания за космически пътувания, описана от MIT Technology Review като “Малката фирма, която стартира 3D-печатана космическа революция.” Питър Бек е основал компанията през 2006 г.
В прегледа на технологиите MIT се съобщава, че „Шест от ракетите [Rocket Lab] са изстрелвали успешно досега – всеки оборудван с девет двигателя на Rutherford, които са създадени предимно чрез метал 3D печат, както и редица други елементи на борда.”
Има ли място за други методи?
Въпреки че новите космически компании напредват с 3D технологии, изглежда, че други методи, които са били използвани от векове, все още имат място в индустрията.
Пример за технология, която е била използвана в продължение на много години, но все още е уместна днес е пластмасово инжектиране.
Доказателство, че тези методи все още имат бъдеще може да се види в неотдавнашен пост на работа от SpaceX показва, че компанията наема инженери и техници, съобразени със съответните технологии.
В обявата се посочва, че тези инженери и техници ще „работят в тясно сътрудничество с нашите инженерни екипи в ранните етапи на разработването на процеса за леене под високо налягане и въвеждането в експлоатация на оборудването и ще стимулират развитието на леенето на алуминий под налягане в компанията“.
От усилията и инвестициите, направени от нови космически компании, ясно е, че 3D печат ще бъде значителна част от бъдещето. За организации като НАСА, 3D печат може да реши предизвикателството да изпрати резервни части до Международната космическата станция, като направи възможно някои от тях да бъдат произведени точно там на ISS с помощта на 3D печат.
