Prednosti 3D ispisa su dobro dokumentirane. Tehnologija omogućuje izradu proizvoda na lokaciji gdje su potrebni. Pomaže u rješavanju problema učinkovitosti, omogućujući nesmetano napredovanje lanaca opskrbe. To može imati ogroman utjecaj na smanjenje resursa i vremena potrebnog za proizvodnju proizvoda.
Raketne tvrtke koriste 3D ispis, formalno poznat kao aditivna proizvodnja, veći dio posljednjeg desetljeća, počevši od SpaceX-ovog razvoja 3D ispisanog dijela rakete 2013. godine. SuperDraco raketni motor.
Ovaj članak prati povijest korištenja 3D ispisa u novim svemirskim tvrtkama. Pred kraj članka, pogledat ćemo i još jednu naprednu proizvodnu tehniku koju koriste te tvrtke: lijevanje pod visokim tlakom.
Definiranje 3D ispisa
Započnimo s podsjetnikom što tehnologija 3D ispisa uključuje. Nema boljeg mjesta za traženje definicije 3D ispisa nego kod majstora 3D ispisa, Autodeska.
Autodesk definira 3D ispis kao „proces kojim se fizički objekti stvaraju nanošenjem materijala u slojevima na temelju digitalnog modela“. Isti izvor dodaje da se „tehnologija 3D ispisa može koristiti za stvaranje svega, od prototipova i jednostavnih dijelova do visoko tehničkih finalnih proizvoda poput dijelova aviona..., ekološki prihvatljivih zgrada, medicinskih implantata koji spašavaju živote, pa čak i umjetnih organa korištenjem slojeva ljudskih stanica.“
Autodesk identificira tri glavne metode koristi se pri izradi predmeta pomoću 3D-a:
Izrada spojenih filamenta (FFF)Uglavnom u proizvodnji potrošačkih proizvoda, ova metoda zagrijava i ekstrudira plastični materijal u slojevima koji tvore željeni proizvod. Također se naziva modeliranje taloženjem spajanjem (FDM).
Stereolitografija (SLA): Koristi UV svjetlo za stvrdnjavanje ili sušenje izraslina, jedan sloj za drugim.
Selektivno lasersko sinteriranje (SLS)Spaja praškaste materijale pomoću lasera, sloj po sloj.
Zašto se proizvođači svemirske opreme okreću 3D printanju
Pružatelj softvera za aditivnu proizvodnju, AMFG, pruža neke uvide u utjecaj 3D proizvodnje na područje svemirskih putovanja. Tvrtka bilješke da se „proizvođači svemirskih letjelica suočavaju s izazovom ubrzanja razvoja i proizvodnje raketa, uz istovremeno smanjenje troškova i povećanje učinkovitosti“.
AMFG kaže da tradicionalni proces proizvodnje raketa uključuje nekoliko ciklusa izrade prototipova i faza proizvodnje, što proces čini skupim i dugotrajnim. Isti izvor kaže da 3D proces proizvodnje može smanjiti vrijeme proizvodnje dijelova s tradicionalnog razdoblja od 14 tjedana na samo nekoliko tjedana, što proizvođačima daje značajne uštede u vremenu i troškovima.
3D proizvodnja također osigurava preciznost dijelova, što je izazovan zadatak pri korištenju tradicionalnih metoda proizvodnje.
Prvi dio isprintan 3D-om u svemiru
Elon Musk osnovao je SpaceX 2002. godine. Njegova je misija bila smanjiti troškove putovanja u svemir kako bi ljudi na kraju mogli kolonizirati Mars. Prema SpaceX-u bi se to postiglo korištenjem „potpuno višekratno upotrebljivih lansirnih vozila koja će biti najsnažnija ikad izgrađena, sposobna nositi ljude na Mars i druga odredišta u Sunčevom sustavu“.
Musk je 5. rujna 2013. najavio putem tvita da je „SpaceX SuperDraco komora rakete od inconela s regenerativnim rashladnim plaštom izašla iz EOS 3D metalnog printera.“
Izvor vijesti o istraživanju svemira, inovacijama i astronomiji, Space.com izvješća da je „SpaceX poslao svoj prvi 3D ispisani dio u svemir početkom ove godine [2014.]“. Isti izvor dodaje da je „dio, glavni ventil oksidansa raketnog motora, poletio na SpaceX-ovom lansiranju rakete Falcon 9 6. siječnja koja je nosila komercijalni telekomunikacijski satelit Thaicom 6 u orbitu“.
Praktičnost korištenja 3D ispisa za izradu dijelova raketa potvrđena je činjenicom da je ventil radio kako je potrebno u zahtjevnim uvjetima, uključujući i ekstremno niske temperature.
SpaceX također koristi tehnologiju 3D ispisa za proizvodnju drugih dodataka poput kaciga. Prema za 3Dnatives.com, „Svaka kaciga ima vizir, ventile, brave i mikrofone.“
Blue Origin: Značajna ulaganja u 3D ispis
Blue Origin je proizvođač zrakoplovne opreme kojeg je osnovao osnivač Amazona, Jeff Bezos. Tvrtka je pokrenuta 2000. godine u Kentu, Washington. „Posvećeni smo izgradnji puta u svemir kako bi naša djeca mogla graditi budućnost“, stoji u izjavi tvrtke. izjava o misiji.
Plavo podrijetlo također kaže da ispunjava svoju misiju razvojem „djelomično i potpuno ponovno upotrebljivih lansirnih vozila koja su sigurna, jeftina i služe potrebama svih civilnih, komercijalnih i obrambenih kupaca“.
Važan dio osiguravanja da jeftini i sigurni proizvodi za svemirska putovanja tvrtke Blue Origin postanu norma jest tehnologija 3D ispisa. 3DPrintingIndustry.com citira predsjednika tvrtke Blue Origin, Roba Meyersona, koji je kaže da je njegova tvrtka „uložila značajna sredstva u 3D ispis“. Dodaje: „Svi smo za usvajanje novih tehnologija i maksimalno iskorištavanje mogućnosti.“
3DPrintingIndustry.com također izvješća da je Meyerson u svojoj prezentaciji ilustrirao prednosti uštede vremena i troškova koje donosi 3D ispis u usporedbi s tradicionalnim metodama lijevanja. U prezentaciji Meyerson predstavlja dio čija je izrada 3D ispisom trajala tri mjeseca. Za isti dio potrebno je više od 12 mjeseci korištenjem tradicionalnih metoda lijevanja.
3D printani motor vodi prvu ženu na površinu Mjeseca
U prosincu 2020., 3Dprint.com je izvijestio da je „Blue Origin stvorio trostupanjski lander koji bi do 2024. mogao odvesti prvu ženu i sljedećeg muškarca na površinu Mjeseca.“
Uzbudljivo je to što je motor BE-7 koji pokreće lunarni sustav za slijetanje proizveden korištenjem 3D tehnologije. To potvrđuje i Bezos, koji kaže„BE-7 je visokoučinkoviti, aditivno proizvedeni motor za slijetanje na Mjesec na tekući vodik/tekući kisik s potiskom od 10 000 lbf – s dubokim prigušivanjem do 2 000 lbf za precizno slijetanje na Mjesec.“
Ali to nije sve. Bezos je koristio Instagram videozapis objaviti da je „Ovo motor koji će odvesti prvu ženu na površinu Mjeseca.“ Prema Washington Postu, ta žena bila je Wally Funk, koja je izgubila priliku za odlazak u svemir 1961. godine. jer „NASA nije imala program za astronautkinje.“
Funk možda nije sletjela na površinu Mjeseca, ali će na kraju dobiti priliku putovati u svemir 20. srpnja 2021. Imala je 82 godine. Funk je bila jedna od troje putnika koji su putovali s Bezosom u onome što je Blue Origin... nazvan svoj "prvi ljudski let".
Lansiranje rakete u orbitu izrađene u potpunosti 3D printerom
Relativity Space je svemirska tvrtka osnovana 2015. godine. Tvrtka je navela da je cilj biti „prva svemirska tvrtka koja je uspješno lansirala u orbitu potpuno 3D-printanu raketu“.
Ali što u stvarnosti znači "potpuno 3D printana raketa". Denrie Perez, koji piše za Engineering.com, ima odgovoriti„Od motora do trupa, Relativity automatizira gotovo cijeli proizvodni proces.“
Perez Dodaje da je 3D ispis omogućio tvrtki Relativity brzu izmjenu dizajna. Napominje da tvrtka, kako bi pobijedila konkurenciju poput SpaceX-a, prodaje prilagodbu. „Korištenje 3D ispisa omogućilo bi tvrtki da više puta modificira kapsule kako bi odgovarale bilo kojoj vrsti satelita“, piše.
Forbes.com citira Tima Ellisa, izvršnog direktora tvrtke Relativity, koji je kaže da „s 3D ispisom možemo brže izrađivati rakete, s manjom, vitkijom tvornicom i manje procesa.“
Dana 8. lipnja 2021., Alex Knapp iz Forbes.coma izvijestio da je Relativity prikupio 650 milijuna dolara u rundi ulaganja serije E. Izvještava da je „kapital usmjeren na ubrzanje razvoja tvrtkene rakete Terran R, koja će biti u potpunosti ispisana 3D-printanom i sposobna lansirati veće korisne terete od rakete Falcon 9 Elona Muska.“
Druge svemirske tvrtke koje koriste 3D ispis
S obzirom na prednosti 3D ispisa u svemirskom području, ne čudi da svaka ozbiljna svemirska tvrtka poduzima nešto u vezi s proizvodnjom dijelova pomoću te tehnologije.
Michael Petch, pišući za 3DPrintingIndustry.com, izvještava da je predsjednik i izvršni direktor tvrtke Virgin Galactic, George Whitesides, imao informiran mu je tijekom intervjua rekao da je „cilj tvrtke smanjiti vrijeme potrebno za proizvodnju naših motora s mnogo mjeseci na tjedne.“ Petch je naznačio da će 3D igrati ključnu ulogu u ostvarenju tog cilja.
Rocket Lab je tvrtka za svemirska putovanja opisan MIT Technology Review ga je nazvao „malom tvrtkom koja je pokrenula 3D-printanu svemirsku revoluciju“. Peter Beck osnovao je tvrtku 2006. godine.
MIT-ov tehnološki pregled izvješća da je „do sada uspješno lansirano šest raketa [Rocket Lab] - svaka opremljena s devet Rutherfordovih motora koji su prvenstveno izrađeni pomoću 3D ispisa metala, kao i brojni drugi elementi na brodu.“
Ima li prostora za druge metode?
Iako nove svemirske tvrtke napreduju s 3D tehnologijama, čini se da druge metode koje se koriste stoljećima još uvijek imaju mjesta u industriji.
Primjer tehnologije koja se koristi već dugi niz godina, ali je i danas relevantna, je brizganje plastike.
Dokaz da ove metode još uvijek imaju budućnost može se vidjeti u nedavnom oglasu za posao tvrtke SpaceX koji pokazuje da tvrtka zapošljava inženjere i tehničare upućene u relevantne tehnologije.
Oglas države da će ovi inženjeri i tehničari „usko surađivati s našim inženjerskim timovima u ranim fazama razvoja procesa lijevanja pod visokim tlakom i puštanja u rad opreme te poticati razvoj livenje od aluminija u tvrtki.”
Iz napora i ulaganja novih svemirskih tvrtki, jasno je da će 3D ispis biti značajan dio budućnosti. Za organizacije poput NASA3D ispis može riješiti izazov slanja rezervnih dijelova na Međunarodnu svemirsku postaju omogućujući da se neki od njih proizvode izravno na ISS-u pomoću 3D ispisa.
