I vantaggi della stampa 3D sono ben documentati. La tecnologia consente di creare prodotti nel luogo in cui sono necessari. Aiuta ad affrontare i problemi di efficienza, favorendo il buon funzionamento delle catene di approvvigionamento. Questo può avere un impatto significativo sulla riduzione di le risorse e il tempo necessario per produrre prodotti.
Le società Rocket hanno utilizzato la stampa 3D, formalmente nota come produzione additiva, per la maggior parte dell’ultimo decennio, a partire dallo sviluppo, nel 2013, di un componente del motore a razzo SuperDraco di SpaceX, realizzato con stampa 3D.
Questo articolo segue la storia dell’uso della stampa 3D in nuove imprese del settore spaziale. Verso la fine dell’articolo, esamineremo anche un’altra tecnica di produzione avanzata utilizzata da queste aziende: la pressofusione ad alta pressione.
Definizione della stampa 3D
Iniziamo con un promemoria di ciò che la tecnologia di stampa 3D comporta. Non c’è posto migliore per cercare la definizione di stampa 3D che dai maestri della stampa 3D, Autodesk.
Autodesk definisce la stampa 3D come “un processo mediante il quale si creano oggetti fisici depositando materiali a strati sulla base di un modello digitale”. La stessa fonte aggiunge che “la tecnologia di stampa 3D può essere utilizzata per creare qualsiasi cosa, da prototipi e parti semplici a prodotti finali altamente tecnici come parti di aerei …, edifici eco-compatibili, impianti medici salvavita e persino organi artificiali che utilizzano strati di cellule umane”.
Autodesk individua tre metodi principali impiegati durante la produzione di articoli utilizzando 3D:
Fabbricazione di filamenti fusi (FFF): Principalmente nella produzione di prodotti di consumo, questo metodo riscalda ed estrude materiale plastico in strati che formano il prodotto richiesto. Si chiama anche modellazione a deposizione fusa (FDM).
Stereolitografia (SLA): Utilizza la luce UV per indurire o polimerizzare le resine, uno strato dopo l’altro.
Sinterizzazione laser selettiva (SLS): Fusibili in polvere materiali utilizzando laser, strato per strato.
Perché i produttori di spazio si rivolgono alla stampa 3D
Il fornitore di software di produzione additiva, AMFG, fornisce alcune informazioni sull’impatto della produzione 3D nel campo dei viaggi spaziali. L’azienda note “I produttori di veicoli spaziali devono affrontare la sfida di accelerare lo sviluppo e la produzione di razzi, riducendo al contempo i costi e aumentando l’efficienza”.
AMFG dice che il tradizionale processo di produzione di razzi comporta diversi cicli di prototipazione e fasi di produzione, rendendo il processo costoso e dispendioso in termini di tempo. La stessa fonte afferma che il processo di produzione 3D può ridurre il tempo di produzione per i pezzi da un periodo tradizionale di 14 settimane a solo poche settimane, offrendo ai produttori risparmi significativi su tempi e costi.
La produzione 3D garantisce anche la precisione delle parti, che è un compito impegnativo quando si utilizzano metodi di produzione tradizionali.
La prima parte stampata in 3D nello spazio
Elon Musk ha fondato SpaceX nel 2002. La sua missione era quella di ridurre il costo del viaggio nello spazio in modo che gli esseri umani potessero colonizzare Marte. Secondo Per SpaceX, questo sarebbe ottenuto attraverso l’uso di “veicoli di lancio completamente riutilizzabili che saranno i più potenti mai costruiti, in grado di trasportare gli esseri umani su Marte e altre destinazioni nel sistema solare”.
Il 5 settembre 2013, Musk annunciato “SpaceX SuperDraco Inconel Rocket Chamber W Regen Cooling Jacket emerge dalla stampante EOS 3D Metal”
La fonte di notizie sull’esplorazione spaziale, l’innovazione e l’astronomia, Space.com relazioni che “SpaceX ha inviato la sua prima parte stampata in 3D nello spazio all’inizio di quest’anno [2014].” La stessa fonte aggiunge che “La parte, una valvola ossidante principale del motore a razzo, ha volato a bordo di Jan di SpaceX. 6 lancio di un razzo Falcon 9 che trasporta il satellite commerciale di telecomunicazioni Thaicom 6 in orbita.
La praticità di utilizzare la stampa 3D per realizzare parti di razzi è stata convalidata dal fatto che la valvola ha funzionato come richiesto in condizioni gravose, anche a temperature estremamente basse.
SpaceX utilizza anche la tecnologia di stampa 3D per produrre altri accessori come i caschi. Secondo a 3Dnatives.com, “Ogni casco è dotato di visiera, valvole, serrature e microfoni.”
Blue Origin: investimenti significativi nella stampa 3D
Blue Origin è il produttore aerospaziale fondato dal fondatore di Amazon, Jeff Bezos. L’azienda è stata lanciata nel 2000 a Kent, Washington. “Siamo impegnati a costruire una strada verso lo spazio in modo che i nostri figli possano costruire il futuro”, si legge nel comunicato. dichiarazione di missione.
Anche Blue Origin dice che sta vivendo la sua missione sviluppando “veicoli di lancio parzialmente e completamente riutilizzabili che sono sicuri, a basso costo e soddisfano le esigenze di tutti i clienti civili, commerciali e della difesa”.
Una parte importante per garantire che i prodotti di viaggio spaziale Blue Origin a basso costo e sicuri diventino la norma è la tecnologia di stampa 3D. 3DPrintingIndustry.com cita il presidente di Blue Origin, Rob Meyerson, che dice che la sua azienda “ha fatto un investimento significativo nella stampa 3D”. Aggiunge: “Siamo tutti impegnati nell’adozione di nuove tecnologie e nell’approfittare appieno delle possibilità”.
3DPrintingIndustry.com anche relazioni che Meyerson ha illustrato, in una presentazione, i vantaggi in termini di tempo e costi introdotti dalla stampa 3D rispetto ai metodi di fusione tradizionali. Nella presentazione, Meyerson presenta una parte che ha richiesto tre mesi per essere realizzata utilizzando la stampa 3D. La stessa parte richiede oltre 12 mesi utilizzando i metodi di fusione tradizionali.
Il motore stampato in 3D porta la prima donna sulla superficie della Luna
Nel dicembre 2020, 3Dprint.com ha riferito che “Blue Origin ha creato un lander in tre fasi che potrebbe portare la prima donna e il prossimo uomo sulla superficie della Luna entro il 2024”.
La parte interessante è che il motore BE-7 che alimenta il sistema di lander lunare è stato prodotto utilizzando la tecnologia 3D. Lo conferma Bezos, che diceIl BE-7 è un motore di atterraggio lunare ad idrogeno liquido ad alte prestazioni e additivamente fabbricato con 10,000 lbf di spinta, che si spinge in profondità fino a 2,000 lbf per un atterraggio preciso sulla Luna.
Ma non e’ tutto. Bezos ha usato un Instagram video per annunciare che “Questo è il motore che porterà la prima donna sulla superficie della Luna”. Secondo il Washington Post, quella donna era Wally Funk, che perse la possibilità di andare nello spazio nel 1961 perché La NASA non aveva alcun programma per le astronavi.
Funk potrebbe non essere atterrata sulla superficie della Luna, ma alla fine avrebbe avuto la possibilità di viaggiare nello spazio il 20 luglio 2021. Aveva 82 anni. Funk è stato uno dei tre passeggeri che hanno viaggiato con Bezos in quello che Blue Origin Soprannominato Il suo “primo volo umano”.
Lancio di un razzo completamente stampato in 3D in orbita
Relativity Space è una società spaziale fondata nel 2015. L’azienda ha indicato la sua obiettivo È stata la prima compagnia spaziale a lanciare con successo un razzo stampato in 3D in orbita.
Ma cosa significa in realtà “razzo completamente stampato in 3D”? Denrie Perez, che scrive per Engineering.com, ha il risposta“Dai motori alla fusoliera, la relatività sta automatizzando quasi l’intero processo di produzione.”
Perez aggiunge che la stampa 3D ha permesso alla Relatività di modificare rapidamente i suoi disegni. “L’uso della stampa 3D consentirebbe all’azienda di modificare ripetutamente le capsule per adattarsi a qualsiasi tipo di satellite”, scrive.
Forbes.com cita il CEO di Relativity, Tim Ellis, che dice “Con la stampa 3D, siamo in grado di produrre razzi più velocemente, con una fabbrica più piccola e più snella e meno processi”.
L’8 giugno 2021, Alex Knapp di Forbes.com segnalata che Relativity aveva raccolto $ 650 milioni in una serie E venture round. Il capitale è orientato ad accelerare lo sviluppo del razzo Terran R della società, che sarà completamente stampato in 3D e in grado di lanciare carichi più grandi del razzo Falcon 9 di Elon Musk.
Altre aziende spaziali che utilizzano la stampa 3D
Con i vantaggi della stampa 3D nel campo spaziale, non sorprende che ogni seria azienda spaziale stia facendo qualcosa sulla produzione di parti utilizzando la tecnologia.
Michael Petch, scrivendo per 3DPrintingIndustry.com, riferisce che il Presidente e CEO di Virgin Galactic, George Whitesides, aveva informati lui durante un’intervista che l’obiettivo dell’azienda “è quello di ridurre la quantità di tempo necessario per produrre i nostri motori da molti mesi fino a settimane”. Petch ha indicato che il 3D avrebbe svolto un ruolo profondo nel raggiungimento di questo obiettivo.
Rocket Lab è una compagnia di viaggi spaziali descritto dal MIT Technology Review come “La piccola azienda che ha lanciato la rivoluzione spaziale stampata in 3D.” Peter Beck ha fondato l’azienda nel 2006.
La revisione della tecnologia del MIT relazioni “Sei razzi [Rocket Lab] sono stati lanciati con successo finora — ognuno dotato di nove motori Rutherford che sono creati principalmente utilizzando la stampa 3D in metallo, così come un certo numero di altri elementi a bordo.”
C’è spazio per altri metodi?
Anche se le nuove aziende spaziali stanno avanzando con le tecnologie 3D, sembra che altri metodi che sono stati utilizzati per secoli abbiano ancora spazio nel settore.
Un esempio di una tecnologia che è stata utilizzata per molti anni, ma è ancora attuale oggi è stampaggio ad iniezione plastica.
La prova che questi metodi hanno ancora un futuro può essere vista in un recente post di lavoro da SpaceX che indica che l’azienda sta assumendo ingegneri e tecnici esperti in tecnologie pertinenti.
L’annuncio Stati che questi ingegneri e tecnici “lavoreranno a stretto contatto con i nostri team di ingegneri nelle prime fasi dello sviluppo del processo di pressofusione ad alta pressione e della messa in servizio delle attrezzature e guideranno lo sviluppo di pressofusione di alluminio in azienda”.
Dagli sforzi e dagli investimenti fatti da nuove società spaziali, è chiaro che la stampa 3D sarà una parte significativa del futuro. Per organizzazioni come NASA, la stampa 3D può risolvere la sfida di inviare pezzi di ricambio alla Stazione Spaziale Internazionale rendendo possibile che alcuni di essi siano fabbricati proprio lì sulla ISS utilizzando la stampa 3D.
