3D տպագրության օգտագործման և ազդեցության պատմությունը նոր տիեզերական ընկերություններում

3D տպագրության առավելությունները լավ փաստաթղթավորված են։ Տեխնոլոգիան թույլ է տալիս ստեղծել արտադրանք այնտեղ, որտեղ դրանք անհրաժեշտ են։ Այն օգնում է լուծել արդյունավետության հետ կապված խնդիրները՝ ապահովելով մատակարարման շղթաների սահուն առաջխաղացումը։ Սա կարող է մեծ ազդեցություն ունենալ արտադրանք արտադրելու համար անհրաժեշտ ռեսուրսների և ժամանակի կրճատման վրա։

Հրթիռային ընկերությունները վերջին տասնամյակի մեծ մասի ընթացքում օգտագործել են 3D տպագրությունը, որը նախկինում հայտնի է որպես հավելումային արտադրություն, սկսած SpaceX-ի կողմից 2013 թվականին տիեզերանավի 3D տպիչով տպված մասի մշակումից։ ՍուպերԴրակո հրթիռային շարժիչ։

Այս հոդվածը ներկայացնում է 3D տպագրության օգտագործման պատմությունը նոր տիեզերական ընկերություններում: Հոդվածի վերջում մենք կանդրադառնանք նաև այս ընկերությունների կողմից օգտագործվող մեկ այլ առաջադեմ արտադրական տեխնիկային՝ բարձր ճնշման տակ ձուլմանը:

3D տպագրության սահմանումը

Եկեք սկսենք 3D տպագրության տեխնոլոգիայի մասին հիշեցումից։ 3D տպագրության սահմանումը գտնելու ավելի լավ տեղ չկա, քան 3D տպագրության վարպետներից՝ Autodesk-ից։

Autodesk սահմանում է 3D տպագրությունը որպես «գործընթաց, որի միջոցով ֆիզիկական առարկաներ են ստեղծվում՝ թվային մոդելի հիման վրա նյութերը շերտերով տեղադրելով»։ Նույն աղբյուրը հավելում է, որ «3D տպագրության տեխնոլոգիան կարող է օգտագործվել ամեն ինչ ստեղծելու համար՝ նախատիպերից և պարզ մասերից մինչև բարձր տեխնոլոգիական վերջնական արտադրանք, ինչպիսիք են ինքնաթիռի մասերը…, էկոլոգիապես մաքուր շենքերը, կյանքը փրկող բժշկական իմպլանտները և նույնիսկ արհեստական ​​օրգանները՝ օգտագործելով մարդու բջիջների շերտեր»։

Autodesk-ը նույնականացնում է երեք հիմնական մեթոդներ Օգտագործվում է 3D տեխնոլոգիայի միջոցով իրեր պատրաստելիս՝

Հալված թելիկների արտադրություն (FFF)Հիմնականում սպառողական ապրանքների արտադրության մեջ, այս մեթոդը տաքացնում և արտամղում է պլաստիկ նյութը շերտերով, որոնք կազմում են անհրաժեշտ արտադրանքը: Այն նաև կոչվում է հալված նստեցման մոդելավորում (FDM):

Ստերեոլիթոգրաֆիա (SLA): Օգտագործում է ուլտրամանուշակագույն լույս՝ ուռուցիկները մեկ շերտից մյուսը կարծրացնելու կամ չորացնելու համար։

Ընտրովի լազերային սինթերինգ (SLS)Միաձուլում է փոշիացված նյութերը լազերների միջոցով, շերտ առ շերտ։

Ինչու են տիեզերական արտադրողները դիմում 3D տպագրությանը

Հավելումային արտադրության ծրագրային ապահովման մատակարար AMFG-ն որոշակի պատկերացումներ է տալիս տիեզերական ճանապարհորդությունների ոլորտում եռաչափ արտադրության ազդեցության մասին։ Ընկերությունը... նշումներ որ «տիեզերանավի արտադրողները բախվում են հրթիռների մշակումն ու արտադրությունը արագացնելու, միաժամանակ ծախսերը կրճատելու և արդյունավետությունը բարձրացնելու մարտահրավերի հետ»։

AMFG ասում է, որ հրթիռների արտադրության ավանդական գործընթացը ներառում է մի քանի նախատիպերի ցիկլեր և արտադրության փուլեր, ինչը գործընթացը դարձնում է թանկ և ժամանակատար։ Նույն աղբյուրը նշում է, որ եռաչափ արտադրության գործընթացը կարող է կրճատել մասերի արտադրության ժամանակը ավանդական 14 շաբաթվա ժամանակահատվածից մինչև ընդամենը մի քանի շաբաթ, ինչը արտադրողներին զգալի խնայողություններ է տալիս ժամանակի և ծախսերի առումով։

3D արտադրությունը նաև ապահովում է մասերի ճշգրտությունը, ինչը մարտահրավեր է ավանդական արտադրական մեթոդների օգտագործման դեպքում։

Առաջին 3D տպիչով տպված մասը տիեզերքում

Իլոն Մասկը հիմնադրել է SpaceX-ը 2002 թվականին։ Նրա առաքելությունն էր կրճատել տիեզերք ճանապարհորդելու ծախսերը, որպեսզի մարդիկ կարողանան ի վերջո գաղութացնել Մարսը։ Ըստ SpaceX-ի համար սա կհասներ «լիովին վերօգտագործելի տիեզերանավի» օգտագործման միջոցով, որոնք կլինեն երբևէ կառուցված ամենահզորը և կկարողանան մարդկանց տեղափոխել Մարս և Արեգակնային համակարգի այլ ուղղություններ»:

2013 թվականի սեպտեմբերի 5-ին Մասկը հայտարարել թվիթով, որ «SpaceX SuperDraco-ի ինկոնելային հրթիռային խցիկը՝ վերականգնողական սառեցման պատյանով, դուրս է եկել EOS 3D մետաղական տպիչից»։

Տիեզերքի ուսումնասիրության, նորարարության և աստղագիտության վերաբերյալ նորությունների աղբյուրը՝ Space.com Ռեպորտաժ որ «SpaceX-ը իր առաջին 3D տպագիր մասը տիեզերք է ուղարկել այս տարվա սկզբին [2014]»: Նույն աղբյուրը հավելում է, որ «Այդ մասը՝ հրթիռային շարժիչի գլխավոր օքսիդացնող փականը, թռել է SpaceX-ի կողմից հունվարի 6-ին Falcon 9 հրթիռի արձակման վրա, որը ուղեծիր էր տանում Thaicom 6 առևտրային հեռահաղորդակցական արբանյակը»:

Հրթիռի մասեր պատրաստելու համար 3D տպագրության օգտագործման գործնականությունը հաստատվեց այն փաստով, որ փականը գործում էր ըստ անհրաժեշտության լարված պայմաններում, այդ թվում՝ չափազանց ցածր ջերմաստիճաններում։

SpaceX-ը նաև օգտագործում է 3D տպագրության տեխնոլոգիա՝ այլ պարագաներ, ինչպիսիք են սաղավարտները, արտադրելու համար։ Ըստ 3Dnatives.com-ին ուղղված գրառման մեջ ասվում է. «Յուրաքանչյուր սաղավարտ ունի պաշտպանիչ վահանակ, փականներ, կողպեքներ և միկրոֆոններ»։

Blue Origin. 3D տպագրության մեջ զգալի ներդրումներ կատարելը 

Blue Origin-ը Amazon-ի հիմնադիր Ջեֆ Բեզոսի կողմից հիմնադրված ավիատիեզերական արտադրող է: Ընկերությունը գործարկվել է 2000 թվականին Քենթում, Վաշինգտոն նահանգում: «Մենք հանձնառու ենք կառուցելու ճանապարհ դեպի տիեզերք, որպեսզի մեր երեխաները կարողանան կառուցել ապագան», - ասվում է ընկերության հայտարարության մեջ: առաքելության հայտարարություն.

Կապույտ ծագումը նույնպես ասում է, որ այն կատարում է իր առաքելության հայտարարությանը՝ մշակելով «մասամբ և լիովին վերաօգտագործելի հրթիռային արձակման տրանսպորտային միջոցներ, որոնք անվտանգ են, էժան և սպասարկում են բոլոր քաղաքացիական, առևտրային և պաշտպանական հաճախորդների կարիքները»։

Blue Origin-ի տիեզերական թռիչքների ցածրարժեք և անվտանգ արտադրանքի նորմա դառնալու ապահովման կարևոր մաս է կազմում 3D տպագրության տեխնոլոգիան: 3DPrintingIndustry.com-ը մեջբերում է Blue Origin-ի նախագահ Ռոբ Մեյերսոնին, ով... ասում է, որ իր ընկերությունը «նշանակալի ներդրում է կատարել 3D տպագրության մեջ»։ Նա ավելացնում է. «Մենք բոլորս կողմ ենք նոր տեխնոլոգիաների ներդրմանը և հնարավորությունների լիարժեք օգտագործմանը»։

3DPrintingIndustry.com-ը նաև Ռեպորտաժ որ Մեյերսոնը իր շնորհանդեսում ցույց տվեց 3D տպագրության կողմից ավանդական ձուլման մեթոդների համեմատ ներդրված ժամանակի և ծախսերի խնայողության առավելությունները: Ներկայացման մեջ Մեյերսոնը ներկայացնում է մի մաս, որի պատրաստման համար 3D տպագրություն է պահանջվել երեք ամիս: Նույն մասի պատրաստման համար ավանդական ձուլման մեթոդներով պահանջվել է ավելի քան 12 ամիս:

3D տպիչով տպված շարժիչը առաջին կնոջը կտանի Լուսնի մակերես

2020 թվականի դեկտեմբերին 3Dprint.com-ը հայտնեց, որ «Blue Origin-ը ստեղծել է եռաստիճան վայրէջքի սարք, որը կարող է առաջին կնոջը և հաջորդ տղամարդուն Լուսնի մակերես հասցնել մինչև 2024 թվականը»։

Հետաքրքիրն այն է, որ լուսնային վայրէջքի համակարգը սնուցող BE-7 շարժիչը պատրաստվել է 3D տեխնոլոգիայի միջոցով: Սա հաստատում է Բեզոսը, ով ասում է,«BE-7-ը բարձր արդյունավետությամբ, հավելանյութերով արտադրված հեղուկ ջրածնի/հեղուկ թթվածնի հիման վրա ստեղծված լուսնային վայրէջքի շարժիչ է՝ 10,000 lbf քարշիչ ուժով՝ խորը դրոսելային հզորությունը նվազեցնելով մինչև 2,000 lbf՝ Լուսնի վրա ճշգրիտ վայրէջք կատարելու համար»։

Բայց դա դեռ ամենը չէ։ Բեզոսն օգտագործեց Instagram- ի տեսանյութը հայտարարել, որ «Սա այն շարժիչն է, որը առաջին կնոջը կտանի Լուսնի մակերես»։ Ըստ Washington Post-ի, այդ կինը Ուոլի Ֆանկն էր, որը կորցրեց տիեզերք թռչելու իր հնարավորությունը 1961 թվականին։ քանի որ «NASA-ն կին տիեզերագնացների համար ծրագիր չուներ»։

Ֆանկը գուցե Լուսնի մակերեսին վայրէջք չի կատարել, բայց նա, ի վերջո, հնարավորություն է ստացել տիեզերք թռչելու 2021 թվականի հուլիսի 20-ին։ Նա 82 տարեկան էր։ Ֆանկը Բեզոսի հետ Blue Origin-ի ինքնաթիռով ճանապարհորդող երեք ուղևորներից մեկն էր։ զուգորդվել իր «առաջին մարդկային թռիչքը»։

Ամբողջությամբ 3D տպիչով տպված հրթիռի ուղեծիր դուրս գալը

Relativity Space-ը տիեզերական ընկերություն է, որը հիմնադրվել է 2015 թվականին: Ընկերությունը նշել է իր նպատակ լինել «առաջին տիեզերական ընկերությունը, որը հաջողությամբ ուղեծիր է դուրս բերել ամբողջությամբ 3D տպիչով տպված հրթիռ»։

Բայց իրականում ի՞նչ է նշանակում «ամբողջությամբ 3D տպիչով տպված հրթիռ»։ Engineering.com-ի համար գրող Դենրի Պերեսը գրել է. պատասխան«Շարժիչներից մինչև ֆյուզելաժ, Relativity-ն ավտոմատացնում է գրեթե ամբողջ արտադրական գործընթացը»։

Perez ավելացնում որ 3D տպագրությունը Relativity-ին թույլ է տվել արագորեն փոփոխել իր դիզայնը։ Նա նշում է, որ SpaceX-ի նման մրցակիցներին հաղթելու համար ընկերությունը վաճառում է անհատականացման հնարավորություններ։ «3D տպագրության օգտագործումը թույլ կտա ընկերությանը բազմիցս փոփոխել պարկուճները՝ դրանք համապատասխանեցնելով ցանկացած տեսակի արբանյակի», - գրում է նա։

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

2021 թվականի հունիսի 8-ին Forbes.com-ի Ալեքս Նափը մասին որ Relativity-ն 650 միլիոն դոլար է ներգրավել E շարքի ներդրումային փուլում: Նա հայտնում է, որ «կապիտալը ուղղված է ընկերության Terran R հրթիռի մշակման արագացմանը, որը կլինի ամբողջությամբ 3D տպիչով և կկարողանա արձակել ավելի մեծ բեռներ, քան Էլոն Մասկի Falcon 9 հրթիռը»:

Այլ տիեզերական ընկերություններ, որոնք օգտագործում են 3D տպագրություն

Հաշվի առնելով տիեզերքում 3D տպագրության առավելությունները, զարմանալի չէ, որ յուրաքանչյուր լուրջ տիեզերական ընկերություն, կարծես, ինչ-որ բան է անում այդ տեխնոլոգիան օգտագործող մասեր արտադրելու ուղղությամբ։

3DPrintingIndustry.com-ի համար գրող Մայքլ Փեթչը հաղորդում է, որ Virgin Galactic-ի նախագահ և գործադիր տնօրեն Ջորջ Ուայթսայդսը տեղեկացրեց հարցազրույցի ժամանակ նրան ասաց, որ ընկերության «նպատակն է կրճատել մեր շարժիչների արտադրության համար անհրաժեշտ ժամանակը բազմաթիվ ամիսներից մինչև ի վերջո շաբաթներ»։ Պետչը նշեց, որ 3D-ն կարևոր դեր կխաղա այս նպատակին հասնելու գործում։

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

MIT տեխնոլոգիական ակնարկ Ռեպորտաժ որ «[Rocket Lab] հրթիռներից վեցը մինչ այժմ հաջողությամբ արձակվել են՝ յուրաքանչյուրը հագեցած ինը Ռադերֆորդի շարժիչներով, որոնք ստեղծվել են հիմնականում մետաղական 3D տպագրության միջոցով, ինչպես նաև մի շարք այլ տարրեր նավի վրա»։

Կա՞ տեղ այլ մեթոդների համար։

Չնայած նոր տիեզերական ընկերությունները առաջ են շարժվում 3D տեխնոլոգիաների ոլորտում, թվում է, թե այլ մեթոդներ, որոնք դարեր շարունակ օգտագործվել են, դեռևս տեղ ունեն ոլորտում։

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

Այն բանի ապացույցը, որ այս մեթոդները դեռևս ապագա ունեն, կարելի է տեսնել SpaceX-ի վերջերս հրապարակված աշխատանքի հայտարարության մեջ, որտեղ նշվում է, որ ընկերությունը վարձում է համապատասխան տեխնոլոգիաներին տիրապետող ինժեներների և տեխնիկների։

Գովազդը ԱՄՆ որ այս ինժեներներն ու տեխնիկները «սերտորեն կհամագործակցեն մեր ինժեներական թիմերի հետ բարձր ճնշման տակ ձուլման գործընթացի մշակման և սարքավորումների շահագործման վաղ փուլերում և կխթանեն զարգացումը» ալյումինե մաստիկ ձուլում ընկերությունում։

Նոր տիեզերական ընկերությունների կողմից կատարված ջանքերից և ներդրումներից պարզ է դառնում, որ 3D տպագրությունը ապագայի կարևոր մասն է կազմելու։ Այնպիսի կազմակերպությունների համար, ինչպիսիք են՝ NASA, 3D տպագրությունը կարող է լուծել Միջազգային տիեզերակայան պահեստամասեր ուղարկելու խնդիրը՝ հնարավոր դարձնելով, որ դրանցից մի քանիսը արտադրվեն հենց Միջազգային տիեզերական կայանում՝ 3D տպագրության միջոցով։