3D տպագրության օգտագործման և ազդեցության պատմություն նոր տիեզերական ընկերություններում

3D տպագրության առավելությունները լավ փաստագրված են: Տեխնոլոգիան թույլ է տալիս արտադրանք ստեղծել այն վայրում, որտեղ դրանք անհրաժեշտ են: Այն օգնում է հաղթահարել արդյունավետության խնդիրները՝ ստիպելով մատակարարման շղթաները սահուն առաջ շարժվել: Սա կարող է մեծ ազդեցություն ունենալ արտադրանքի արտադրության համար անհրաժեշտ ռեսուրսների և ժամանակի կրճատման վրա:

Հրթիռային ընկերությունները վերջին տասնամյակի մեծ մասում օգտագործել են 3D տպագրությունը, որը պաշտոնապես հայտնի է որպես հավելումների արտադրություն, սկսած SpaceX-ի կողմից 2013 թվականին 3D տպագրված մասի մշակումից: SuperDraco հրթիռային շարժիչ.

Այս հոդվածը հետևում է նոր տիեզերական ընկերություններում 3D տպագրության օգտագործման պատմությանը: Հոդվածի վերջում մենք կդիտարկենք նաև այս ընկերությունների կողմից օգտագործվող մեկ այլ առաջադեմ արտադրական տեխնիկա՝ բարձր ճնշման ձուլում:

3D տպագրության սահմանում

Սկսենք հիշեցումից, թե ինչ է ներառում 3D տպագրության տեխնոլոգիան: Չկա ավելի լավ տեղ 3D տպագրության սահմանումը փնտրելու համար, քան 3D տպագրության վարպետներից՝ Autodesk-ից:

Autodesk սահմանում է 3D տպագրությունը որպես «գործընթաց, որով ֆիզիկական օբյեկտները ստեղծվում են՝ նյութերը շերտերի մեջ դնելով թվային մոդելի հիման վրա»։ Նույն աղբյուրը հավելում է, որ «3D տպագրության տեխնոլոգիան կարող է օգտագործվել ամեն ինչ ստեղծելու համար՝ նախատիպերից և պարզ մասերից մինչև բարձր տեխնիկական վերջնական արտադրանք, ինչպիսիք են ինքնաթիռի մասերը…, էկոլոգիապես մաքուր շենքեր, կյանք փրկող բժշկական իմպլանտներ և նույնիսկ արհեստական օրգաններ՝ օգտագործելով մարդկային բջիջների շերտերը»:

Autodesk-ը նույնացնում է երեք հիմնական մեթոդներ օգտագործվում է 3D-ի միջոցով իրեր արտադրելիս.

Միաձուլված թելերի արտադրություն (FFF)Հիմնականում սպառողական ապրանքների արտադրության մեջ այս մեթոդը տաքացնում և արտամղում է պլաստիկ նյութը շերտերով, որոնք կազմում են պահանջվող արտադրանքը: Այն նաև կոչվում է միաձուլված նստվածքի մոդելավորում (FDM):

Ստերեոլիթոգրաֆիա (SLA): Օգտագործում է ուլտրամանուշակագույն լույսը շերտը մյուսի հետևից կարծրացնելու կամ բուժելու համար:

Ընտրովի լազերային սինթերինգ (SLS)Լազերների միջոցով միացնում է փոշիացված նյութերը՝ շերտ առ շերտ:

Ինչու են տիեզերական արտադրողները դիմում 3D տպագրությանը

Հավելանյութերի արտադրության ծրագրային ապահովման մատակարարը՝ AMFG-ն, որոշ պատկերացումներ է տալիս տիեզերական ճանապարհորդությունների ոլորտում 3D արտադրության ազդեցության մասին: Ընկերությունը նշումներ որ «տիեզերանավերի արտադրողները կանգնած են հրթիռների մշակման և արտադրության արագացման մարտահրավերի հետ, միաժամանակ նվազեցնելով ծախսերը և բարձրացնել արդյունավետությունը»:

AMFG ասում է Հրթիռների արտադրության ավանդական գործընթացը ներառում է մի քանի նախատիպի ցիկլեր և արտադրության փուլեր՝ գործընթացը դարձնելով թանկ և ժամանակատար: Նույն աղբյուրը նշում է, որ 3D-ի արտադրության գործընթացը կարող է կրճատել մասերի արտադրության ժամանակը ավանդական 14-շաբաթյա ժամանակահատվածից մինչև ընդամենը մի քանի շաբաթ՝ արտադրողներին տալով զգալի խնայողություններ ժամանակի և ծախսերի վրա:

Եռաչափ արտադրությունը նաև ապահովում է մասերի ճշգրտությունը, ինչը դժվար խնդիր է արտադրության ավանդական մեթոդների կիրառման ժամանակ:

Առաջին 3D տպագրված մասը տիեզերքում

Իլոն Մասկը ստեղծեց SpaceX-ը 2002 թվականին: Նրա առաքելությունն էր նվազեցնել տիեզերք ճանապարհորդելու ծախսերը, որպեսզի մարդիկ ի վերջո կարողանան գաղութացնել Մարսը: Ըստ SpaceX-ի համար դա հնարավոր կլինի ձեռք բերել «լիովին վերօգտագործվող մեկնարկային մեքենաների օգտագործման միջոցով, որոնք կլինեն երբևէ կառուցված ամենահզորը, որը կարող է մարդկանց տեղափոխել Մարս և արեգակնային համակարգի այլ ուղղություններ»:

2013 թվականի սեպտեմբերի 5-ին Մասկ հայտարարեց Twitter-ի միջոցով, որ «SpaceX SuperDraco inconel հրթիռային խցիկը և regen սառեցնող բաճկոնը առաջացել է EOS 3D մետաղական տպիչից»:

Տիեզերական հետազոտության, նորարարության և աստղագիտության մասին նորությունների աղբյուրը՝ Space.com հաղորդում է որ «SpaceX-ն իր առաջին 3D տպագրված մասը տիեզերք է ուղարկել այս տարվա սկզբին [2014]»։ Նույն աղբյուրը հավելում է, որ «մասը՝ հրթիռի շարժիչի հիմնական օքսիդիչ փականը, թռել է SpaceX-ի հունվարի 6-ին Falcon 9 հրթիռի արձակման վրա, որը ուղեծիր էր տանում առևտրային Thaicom 6 հեռահաղորդակցական արբանյակը»։

Հրթիռի մասեր պատրաստելու համար 3D տպագրության օգտագործման գործնականությունը հաստատվել է նրանով, որ փականը աշխատել է այնպես, ինչպես պահանջվում է ծանր պայմաններում, ներառյալ չափազանց ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում:

SpaceX-ը նաև օգտագործում է 3D տպագրության տեխնոլոգիա՝ այլ պարագաներ արտադրելու համար, ինչպիսիք են սաղավարտները: Ըստ 3Dnatives.com-ին, «Յուրաքանչյուր սաղավարտ ունի երեսկալ, փականներ, կողպեքներ և խոսափողներ»:

Կապույտ ծագում. զգալի ներդրումներ կատարել 3D տպագրության մեջ 

Blue Origin-ը օդատիեզերական արտադրող է, որը հիմնադրվել է Amazon-ի հիմնադիր Ջեֆ Բեզոսի կողմից: Ընկերությունը գործարկվել է 2000 թվականին Վաշինգտոնի Քենթ քաղաքում։ «Մենք հավատարիմ ենք ճանապարհ կառուցել դեպի տիեզերք, որպեսզի մեր երեխաները կարողանան կառուցել ապագան», - ասվում է ընկերության մեջ առաքելության հայտարարությունը.

Blue Origin-ը նույնպես ասում է որ այն համապատասխանում է իր առաքելության հայտարարությանը` մշակելով «մասամբ և ամբողջությամբ վերօգտագործվող մեկնարկային մեքենաներ, որոնք անվտանգ են, էժան և սպասարկում են քաղաքացիական, առևտրային և պաշտպանական բոլոր հաճախորդների կարիքները»:

Blue Origin-ի էժան և անվտանգ տիեզերական ճանապարհորդությունների արտադրանքի նորմ դառնալն ապահովելու կարևոր մասը 3D տպագրության տեխնոլոգիան է: 3DPrintingIndustry.com-ը մեջբերում է Blue Origin-ի նախագահ Ռոբ Մեյերսոնին, ով. ասում է որ նրա ընկերությունը «զգալի ներդրում է կատարել 3D տպագրության մեջ»։ Նա ավելացնում է. «Մենք բոլորս նոր տեխնոլոգիաների կիրառման և հնարավորություններից լիարժեք օգտվելու մեջ ենք»:

3DPrintingIndustry.com նաև հաղորդում է որ Մեյերսոնը ներկայացման մեջ ցույց տվեց 3D տպագրության ներդրած ժամանակի և ծախսերի խնայողության առավելությունները՝ համեմատած ավանդական ձուլման մեթոդների հետ: Շնորհանդեսում Մեյերսոնը ցուցադրում է մի հատված, որի պատրաստման համար պահանջվել է երեք ամիս՝ օգտագործելով 3D տպագրություն: Նույն մասը տևում է ավելի քան 12 ամիս՝ օգտագործելով ավանդական ձուլման մեթոդները:

3D տպագրված շարժիչը, որն առաջին կնոջը տանում է Լուսնի մակերևույթ

2020 թվականի դեկտեմբերին 3Dprint.com-ը հայտնեց, որ «Blue Origin»-ը ստեղծել է եռաստիճան վայրէջք, որը կարող է առաջին կնոջն ու հաջորդ տղամարդուն Լուսնի մակերևույթ հասցնել մինչև 2024 թվականը:

Հետաքրքիրն այն է, որ BE-7 շարժիչը, որը սնուցում է լուսնային վայրէջքի համակարգը, արտադրվել է 3D տեխնոլոգիայի միջոցով: Դա հաստատում է Բեզոսը, ով ասում է«BE-7-ը բարձր արտադրողականությամբ, հավելումներով արտադրված հեղուկ ջրածնի/հեղուկ թթվածնի լուսնային վայրէջքի շարժիչ է 10,000 lbf մղումով – մինչև 2,000 lbf-ի խորությունը Լուսնի վրա ճշգրիտ վայրէջքի համար»:

Բայց սա դեռ ամենը չէ: Բեզոսն օգտագործել է ան Instagram տեսանյութ հայտարարել, որ «Սա այն շարժիչն է, որը առաջին կնոջը դուրս կբերի Լուսնի մակերես»: Ըստ Washington Post-ի՝ այդ կինը Ուոլլի Ֆանկն էր, ով կորցրել է տիեզերք մեկնելու իր հնարավորությունը 1961թ. քանի որ «NASA-ն կին տիեզերագնացների համար ծրագիր չուներ».

Հնարավոր է, որ Ֆանկը վայրէջք չի կատարել Լուսնի մակերևույթի վրա, բայց նա, ի վերջո, հնարավորություն կստանար տիեզերք մեկնել 2021 թվականի հուլիսի 20-ին: Նա 82 տարեկան էր: Ֆանկը մեկն էր այն երեք ուղևորներից, ովքեր ճանապարհորդել էին Բեզոսի հետ Blue Origin-ով կրկնօրինակված նրա «առաջին մարդկային թռիչքը»։

Ամբողջովին 3D տպագրված հրթիռի ուղեծիր արձակում

Relativity Space-ը տիեզերական ընկերություն է, որը հիմնադրվել է 2015 թվականին: Ընկերությունը նշել է իր նպատակ լինել «առաջին տիեզերական ընկերությունը, որը հաջողությամբ արձակել է ամբողջությամբ 3D տպագրված հրթիռը ուղեծիր»:

Բայց իրականում ի՞նչ է նշանակում «լիովին 3D տպագրված հրթիռ»: Դենրի Պերեսը, ով գրում է Engineering.com-ի համար, ունի պատասխանել«Շարժիչներից մինչև ֆյուզելաժ, Հարաբերականությունը ավտոմատացնում է գրեթե ամբողջ արտադրական գործընթացը»:

Պերեսը ավելացնում է որ 3D տպագրությունը թույլ է տվել Հարաբերականությանը արագորեն փոփոխել իր դիզայնը: Նա նշում է, որ SpaceX-ի նման մրցակիցներին հաղթելու համար ընկերությունը վաճառում է անհատականացում: «3D տպագրության օգտագործումը ընկերությանը հնարավորություն կտա բազմիցս փոփոխել պարկուճները՝ հարմարեցնելով ցանկացած տեսակի արբանյակին», - գրում է նա:

Forbes.com-ը մեջբերում է Relativity-ի գործադիր տնօրեն Թիմ Էլիսին, ով ասում է որ «3-D տպագրությամբ մենք կարող ենք ավելի արագ հրթիռներ պատրաստել՝ ավելի փոքր, նիհար գործարանով և ավելի քիչ գործընթացներով»:

2021 թվականի հունիսի 8-ին Ալեքս Քնապը Forbes.com-ից հաղորդում է որ Հարաբերականությունը հավաքել է $650 միլիոն E Series վենչուրային փուլում: Նա հայտնում է, որ «կապիտալն ուղղված է արագացնելու ընկերության Terran R հրթիռի զարգացումը, որն ամբողջությամբ 3D տպագրված կլինի և կարող է ավելի մեծ բեռներ արձակել, քան Իլոն Մասկի Falcon 9 հրթիռը»:

Այլ տիեզերական ընկերություններ, որոնք օգտագործում են 3D տպագրություն

Տիեզերական ոլորտում 3D տպագրության առավելություններով՝ զարմանալի չէ, որ յուրաքանչյուր լուրջ տիեզերական ընկերություն կարծես ինչ-որ բան անում է տեխնոլոգիայի օգտագործմամբ մասեր արտադրելու ուղղությամբ:

Մայքլ Փեթչը, գրելով 3DPrintingIndustry.com-ի համար, հայտնում է, որ Virgin Galactic-ի նախագահ և գործադիր տնօրեն Ջորջ Ուայթսայդսը տեղեկացրեց նա հարցազրույցի ժամանակ ասել է, որ ընկերության «նպատակն է նվազեցնել մեր շարժիչների արտադրության համար պահանջվող ժամանակը մի քանի ամսից մինչև վերջիվերջո շաբաթներ»: Փետչը նշեց, որ 3D-ը մեծ դեր կխաղա այս նպատակին հասնելու համար:

Rocket Lab-ը տիեզերական ճանապարհորդական ընկերություն է նկարագրված MIT Technology Review-ի կողմից որպես «Փոքր ընկերություն, որը մեկնարկեց 3D տպագրությամբ տիեզերական հեղափոխությունը»: Փիթեր Բեքը հիմնադրել է ընկերությունը 2006 թվականին։

MIT տեխնոլոգիայի վերանայում հաղորդում է որ «[Rocket Lab] հրթիռներից վեցը հաջողությամբ արձակվել են մինչ այժմ, որոնցից յուրաքանչյուրը հագեցած է ինը Ռադերֆորդի շարժիչներով, որոնք ստեղծվել են հիմնականում մետաղական 3D տպագրության միջոցով, ինչպես նաև նավի մի շարք այլ տարրեր»:

Տեղ կա՞ այլ մեթոդների համար:

Թեև նոր տիեզերական ընկերությունները առաջ են գնում 3D տեխնոլոգիաներով, թվում է, որ դարեր շարունակ օգտագործված այլ մեթոդներ դեռ տեղ ունեն արդյունաբերության մեջ:

Տեխնոլոգիայի օրինակ, որն օգտագործվել է երկար տարիներ, բայց մինչ օրս արդիական է պլաստիկ ներարկման համաձուլվածքներ.

Ապացույցը, որ այս մեթոդները դեռ ապագա ունեն, կարելի է տեսնել SpaceX-ի վերջերս հրապարակված աշխատանքի մեջ, որը ցույց է տալիս, որ ընկերությունը աշխատանքի է ընդունում համապատասխան տեխնոլոգիաներին տիրապետող ինժեներների և տեխնիկների:

Գովազդը պետությունները որ այս ինժեներներն ու տեխնիկները «սերտորեն կաշխատեն մեր ինժեներական թիմերի հետ բարձր ճնշման ձուլման գործընթացի մշակման և սարքավորումների շահագործման վաղ փուլերում և կխթանեն զարգացմանը ալյումինե ձուլում ընկերությունում»։

Տիեզերական նոր ընկերությունների կողմից կատարված ջանքերից և ներդրումներից պարզ է դառնում, որ 3D տպագրությունը ապագայի զգալի մասն է լինելու: Նման կազմակերպությունների համար ՆԱՍԱ, 3D տպագրությունը կարող է լուծել Միջազգային տիեզերակայան պահեստամասեր ուղարկելու խնդիրը՝ հնարավոր դարձնելով դրանցից մի քանիսի արտադրությունը հենց այնտեղ ISS-ում՝ 3D տպագրության միջոցով: