Prednosti 3D ispisa su dobro dokumentirane. Tehnologija omogućuje stvaranje proizvoda na mjestu gdje su potrebni. To pomaže u rješavanju problema efikasnosti, čineći opskrbni lanci kreću se glatko. To može imati ogroman utjecaj u smanjenju resursa i vremena potrebnog za proizvodnju proizvoda.
Raketne tvrtke koristile su 3D tiskanje, formalno poznato kao proizvodnju aditiva, već veći dio zadnjeg desetljeća, počevši s razvojem SpaceX-a iz 2013. godine 3D tiskanog dijela raketnog motora SuperDraco.
Ovaj članak slijedi povijest korištenja 3D tiska u novim svemirskim tvrtkama. Prema kraju članka, također ćemo pogledati na još jednu naprednu proizvodnu tehniku koju ove tvrtke koriste: visokotlačno lijevanje.
Definiranje 3D ispisa
Počnimo s podsjećanjem što 3D tiskarska tehnologija uključuje. Ne postoji bolje mjesto za traženje definicije 3D tiska nego od majstora 3D tiska, Autodesk.
Autodesk definira 3D tisak kao “proces kojim se fizički objekti stvaraju polaganjem materijala u slojeve na temelju digitalnog modela”. Isti izvor dodaje da se “3D tehnologija tiskanja može koristiti za stvaranje svega od prototipa i jednostavnih dijelova do visoko-tehničkih konačnih proizvoda poput dijelova aviona …, ekološki prijateljskih zgrada, životno-spašavajućih medicinskih implantata i čak umjetnih organa koji koriste slojeve ljudskih stanica.”
Autodesk određuje tri primarne metode koje se koriste za proizvodnju predmeta pomoću 3D:
Upotrijebljena tvorba filamenta (FFF): Uglavnom u proizvodnji potrošačkih proizvoda, ova metoda zagrijava i ekstrudira plastični materijal u slojevima koji čine potreban proizvod. To se također zove spojeno modeliranje pristojbe (FDM).
Stereolitografija (SLA): Koristi UV svjetlo za učvršćivanje ili dizanje lijeka, jedan sloj za drugim.
Selektivno lasersko sintranje (SLS): Fuses u prahu materijala pomoću lasera, sloj po sloj.
Zašto se svemirski proizvođači okreću na 3D ispis
AMFG pruža neke uvide u utjecaj 3D proizvodnje u području putovanja u svemiru. Tvrtka primjećuje da se “proizvođači svemirskih brodova suočavaju s izazovom ubrzanja razvoja raketa i proizvodnje, a istovremeno smanjuju troškove i povećavaju učinkovitost”.
AMFG kaže da tradicionalni proces proizvodnje raketa uključuje nekoliko ciklusa prototipa i faza proizvodnje, što je proces skup i dugotrajan. Isti izvor kaže da 3D proizvodni proces može smanjiti vrijeme proizvodnje za dijelove iz tradicionalnog 14-tjednog razdoblja na samo nekoliko tjedana, dajući proizvođačima značajnu uštedu na vrijeme i troškove.
3D proizvodnja također osigurava preciznost dijelova, što je izazovan zadatak pri primjeni tradicionalnih proizvodnih metoda.
Prvi 3D tiskani dio u svemiru
Elon Musk je osnovao SpaceX 2002. godine. Njegova misija bila je smanjiti troškove putovanja u svemir kako bi ljudi na kraju mogli kolonizirati Mars. Prema SpaceX, to bi se postiglo korištenjem “potpuno ponovnog lansiranja vozila koja će biti najmoćnija ikada izgrađena, sposobna za prijevoz ljudi na Mars i drugih destinacija u Sunčevom sustavu”.
Dana 5. rujna 2013. Musk je putem tvita objavio da “SpaceX SuperDraco inconel raketna komora w regen jakna za hlađenje izlazi iz EOS 3D metal pisač.”
Izvor vijesti o istraživanju svemira, inovacijama i astronomiji, Space.com izvještava da je “SpaceX poslao svoj prvi 3D-printirani dio u svemir početkom ove godine [2014].” Isti izvor dodaje da “Deo, glavni ventil za oksidaciju raketnog motora, letio na SpaceX-u Jan. 6 lansiranje rakete Falcon 9 koji prenosi komercijalni tajlandski satelit 6 telekomunikacija u orbitu.”
Praktičnost korištenja 3D ispisa za izradu raketnih dijelova potvrđena je činjenicom da je ventil radio kako je potrebno u napornim uvjetima, uključujući i pod iznimno niskim temperaturama.
SpaceX također koristi 3D tiskarske tehnologije za proizvodnju drugih dodataka kao što su kacige. Prema 3Dnatives.com, “Svaka kaciga ima vizor, ventile, brave i mikrofone.”
Plavo podrijetlo: znatno ulaganje u 3D tiskanje
Blue Porijeklo je proizvođač zrakoplova kojeg je osnovao osnivač Amazona, Jeff Bezos. Tvrtka je pokrenuta 2000. godine u Kentu u Washingtonu. “Mi smo posvećeni izgradnji ceste do prostora kako bi naša djeca mogla izgraditi budućnost”, čita se u izjavi o misiji tvrtke.
Plavo podrijetlo također kaže da živi u skladu s izjavom o misiji razvijajući “djelomično i u potpunosti ponovno upotrebljiva lansirna vozila koja su sigurna, niska cijena i služe potrebama svih civilnih, komercijalnih i obrambenih kupaca.”
Važan dio osiguravanja da jeftini i sigurni svemirski proizvodi Plavog Porijekla postanu norma je 3D tiskarska tehnologija. 3D PrintingIndustry.com citira predsjednika Blue Porekla, Roba Meyersona, koji kaže da je njegova tvrtka “uložila značajnu investiciju u 3D tisak.” On dodaje, “Svi smo u usvajanju novih tehnologija i iskorištavanju mogućnosti.”
3D PrintingIndustry.com također izvještava da je Meyerson u prezentaciji ilustrirao povlastice za vrijeme i uštedu uvođene 3D tiskanjem u usporedbi s tradicionalnim metodama lijevanja. U prezentaciji, Meyerson prikazuje dio koji je tri mjeseca kako bi se koristio 3D tiskanje. Isti dio traje više od 12 mjeseci koristeći tradicionalne livadne metode.
3D tiskarski motor vodi prvu ženu na površinu Mjeseca
U prosincu 2020., 3Dprint.com izvijestio je da je “Plavi porijeklo je stvorio trostopenjski lander koji bi mogao odvesti prvu ženu i sljedećeg čovjeka na površinu Mjeseca do 2024.”
Uzbudljivo je to što je motor BE-7 koji pokreće lunarni landerski sustav proizveden pomoću 3D tehnologije. To je potvrdio Bezos, koji kaže, “Be-7 je visoko performansna, aditivno proizvedena tekuća vodik / tekuća kiseonik lunarna slijetanje motora s 10.000 lbf potisnika – dubine pulsiranja na 2.000 lbf za precizno slijetanje na Mjesec.”
Ali to nije sve. Bezos je koristio Instagram video objaviti da “ovo je motor koji će odvesti prvu ženu na površinu Mjeseca.” Prema Washington Post, ta žena je Wally Funk, koji je izgubio svoju priliku da ide u svemir 1961 jer “NASA nije imao program za ženske astronaute.”
Funk možda nije sletio na površinu Mjeseca, ali na kraju bi dobila priliku da putuje u svemir 20. srpnja 2021. Imala je 82 godine. Funk je bio jedan od tri putnika koji su putovali s Bezosima u ono što je Plavi Porijeklo nazvao svojim “prvim ljudskim letom”.
Lansiranje potpuno 3D-tiskane rakete u Orbit
Relativity Space je svemirska tvrtka osnovana 2015. godine. Tvrtka je naznačila svoj cilj da bude “prva svemirska tvrtka koja uspješno lansira raketu s 3D printom u orbitu”.
Ali ono što u stvarnosti znači “potpuno 3D-printirana raketa”. Denrie Perez, koja piše za Engineering.com, ima odgovor: “Od motora do trupa, relativnost je automatiziranje gotovo cijeli proizvodni proces.”
Perez dodaje da je 3D tisak omogućio relativnosti sposobnost brzog mijenjanja svojih dizajna. Ona primjećuje da za pobjedu natjecatelja poput SpaceX, tvrtka prodaje prilagodbu. “Koristenje 3D tiska omogućilo bi tvrtki da više puta mijenja kapsule kako bi uklopila bilo koju vrstu satelita”, piše ona.
Forbes.com navodi CEO relativnosti, Tim Ellis, koji kaže da “s 3-D tiskom možemo brže napraviti rakete, s manjom, mršavijom tvornicom i manje procesa.”
Dana 8. lipnja 2021. Alex Knapp of Forbes.com izvijestio je da je relativnost prikupila 650 milijuna dolara u rundi serije E. Izvještava da je “kapital usmjeren ka ubrzanju razvoja rakete Terran R tvrtke, koja će biti potpuno 3D-printirana i sposobna lansirati veće terete od rakete Elon Musk 9.”
Druge svemirske tvrtke koje koriste 3D ispis
Sa prednostima 3D tiskanja u prostornom polju, ne čudi što svaka ozbiljna svemirska tvrtka čini se da radi nešto o proizvodnji dijelova koristeći tehnologiju.
Michael Petch, koji piše za 3DPrintingIndustry.com, izvještava da su ga predsjednik i izvršni direktor Virgian Galactica George Whitesides, obavijestili tijekom intervjua da je “golo tvrtke je smanjiti količinu vremena je potrebno za proizvodnju naših motora od mnogo mjeseci pa sve do na kraju tjedana”. Petch je ukazao da će 3D igrati duboku ulogu u ispunjavanju tog cilja.
Rocket Lab je svemirska putnička tvrtka koju je MIT Technology Review opisao kao “Mala tvrtka koja je pokrenula 3D-tiskanu svemirsku revoluciju”. Peter Beck je osnovao tvrtku 2006.
Pregled tehnologije MIT-a izvještava da je “Šest raketa [Rocket Lab] uspješno lansirano do sada – svaki opremljen devet Rutherford motora koji se stvaraju prvenstveno koristeći metal 3D tiskanje, kao i brojni drugi elementi na brodu.”
Ima li mjesta za druge metode?
Iako se nove svemirske tvrtke kreću naprijed s 3D tehnologijama, čini se da druge metode koje se koriste već godinama još uvijek imaju mjesta u industriji.
Primjer tehnologije koja se koristi već dugi niz godina, ali je još uvijek relevantna danas je plastična injekcija oblikovanje.
Dokaz da te metode još uvijek imaju budućnost može se vidjeti u nedavnom radnom mjestu iz SpaceX što ukazuje da tvrtka zapošljava inženjere i tehničare u skladu s relevantnim tehnologijama.
U oglasu se navodi da će ti inženjeri i tehničari “usko surađivati s našim inženjerskim timovima u ranim fazama visokog tlaka umrijeti u lijevanje proces razvoja i opreme za narušavanje i potaknuti razvoj aluminija die lijevanje u tvrtki.”
Iz napora i ulaganja novih svemirskih tvrtki, jasno je da će 3D tisak biti značajan dio budućnosti. Za organizacije kao što je NASA, 3D tisak može riješiti izazov slanja rezervnih dijelova na Međunarodnu svemirsku stanicu tako što će neke od njih omogućiti da budu proizvedene upravo tamo na ISS-u koristeći 3D tisak.
