As vantagens da impressão 3D são bem documentadas. A tecnologia permite que os produtos sejam criados no local onde são necessários. Ela ajuda a lidar com problemas de eficiência, fazendo com que as cadeias de suprimentos funcionem sem problemas. Isso pode ter um impacto enorme na redução dos recursos e do tempo necessários para fabricar produtos.
As empresas de foguetes têm usado a impressão 3D, formalmente conhecida como manufatura aditiva, durante a maior parte da última década, começando com o desenvolvimento, pela SpaceX, em 2013, de uma peça impressa em 3D do foguete. Superdraco motor de foguete.
Este artigo traça a história do uso da impressão 3D em novas empresas espaciais. Ao final, também abordaremos outra técnica avançada de fabricação utilizada por essas empresas: a fundição sob pressão.
Definindo a Impressão 3D
Vamos começar relembrando o que envolve a tecnologia de impressão 3D. E não há lugar melhor para encontrar a definição de impressão 3D do que nos próprios mestres da impressão 3D, a Autodesk.
Autodesk define A impressão 3D é definida como “um processo pelo qual objetos físicos são criados depositando materiais em camadas com base em um modelo digital”. A mesma fonte acrescenta que “a tecnologia de impressão 3D pode ser usada para criar desde protótipos e peças simples até produtos finais altamente técnicos, como peças de aviões, edifícios ecológicos, implantes médicos que salvam vidas e até mesmo órgãos artificiais usando camadas de células humanas”.
A Autodesk identifica três métodos principais Empregado na fabricação de itens usando impressão 3D:
Fabricação por filamento fundido (FFF)Utilizado principalmente na fabricação de produtos de consumo, esse método aquece e extruda material plástico em camadas que formam o produto desejado. Também é chamado de modelagem por deposição fundida (FDM).
Estereolitografia (SLA): Utiliza luz UV para endurecer ou curar as bolhas, uma camada de cada vez.
Sinterização seletiva a laser (SLS)Funde materiais em pó usando lasers, camada por camada.
Por que os fabricantes espaciais estão recorrendo à impressão 3D?
A AMFG, fornecedora de software para manufatura aditiva, oferece algumas informações sobre o impacto da manufatura 3D na área de viagens espaciais. notas que os “fabricantes de espaçonaves enfrentam o desafio de acelerar o desenvolvimento e a produção de foguetes, ao mesmo tempo que reduzem custos e aumentam a eficiência”.
AMFG diz O processo tradicional de fabricação de foguetes envolve vários ciclos de prototipagem e fases de produção, tornando-o caro e demorado. A mesma fonte afirma que o processo de fabricação 3D pode reduzir o tempo de produção de peças de um período tradicional de 14 semanas para apenas algumas semanas, proporcionando aos fabricantes economias significativas de tempo e custos.
A fabricação 3D também garante a precisão das peças, o que é uma tarefa desafiadora quando se utilizam métodos de fabricação tradicionais.
A primeira peça impressa em 3D no espaço.
Elon Musk fundou a SpaceX em 2002. Sua missão era reduzir o custo das viagens espaciais para que os humanos pudessem eventualmente colonizar Marte. Segundo Para a SpaceX, isso seria alcançado através do uso de "veículos de lançamento totalmente reutilizáveis, que serão os mais poderosos já construídos, capazes de transportar humanos para Marte e outros destinos no sistema solar".
Em 5 de setembro de 2013, Musk anunciou por meio de um tweet que “a câmara de foguete SpaceX SuperDraco em inconel com revestimento de resfriamento regenerativo emerge da impressora 3D de metal EOS”.
Space.com é a fonte de notícias sobre exploração espacial, inovação e astronomia. relatórios que “a SpaceX enviou sua primeira peça impressa em 3D para o espaço no início deste ano [2014]”. A mesma fonte acrescenta que “a peça, uma válvula oxidante principal de um motor de foguete, voou a bordo do lançamento do foguete Falcon 9 da SpaceX em 6 de janeiro, que transportava o satélite comercial de telecomunicações Thaicom 6 para a órbita”.
A viabilidade do uso da impressão 3D para fabricar peças de foguetes foi comprovada pelo fato de a válvula ter funcionado conforme o esperado em condições extremas, inclusive em temperaturas extremamente baixas.
A SpaceX também está utilizando a tecnologia de impressão 3D para produzir outros acessórios, como capacetes. Segundo Segundo o site 3Dnatives.com, "Cada capacete possui viseira, válvulas, travas e microfones."
Blue Origin: Fazendo investimentos significativos em impressão 3D
A Blue Origin é a fabricante aeroespacial fundada por Jeff Bezos, o criador da Amazon. A empresa foi lançada em 2000 em Kent, Washington. "Estamos comprometidos em construir um caminho para o espaço para que nossos filhos possam construir o futuro", diz o comunicado da empresa. declaração de missão.
Blue Origin também diz que está cumprindo sua missão ao desenvolver "veículos de lançamento parcialmente e totalmente reutilizáveis que sejam seguros, de baixo custo e atendam às necessidades de todos os clientes civis, comerciais e de defesa".
Uma parte importante para garantir que os produtos de viagem espacial da Blue Origin, de baixo custo e seguros, se tornem a norma é a tecnologia de impressão 3D. O site 3DPrintingIndustry.com cita o presidente da Blue Origin, Rob Meyerson, que diz Ele afirma que sua empresa "fez um investimento significativo em impressão 3D" e acrescenta: "Estamos totalmente empenhados em adotar novas tecnologias e aproveitar ao máximo as possibilidades".
3DPrintingIndustry.com também relatórios Meyerson ilustrou, em uma apresentação, os benefícios de economia de tempo e custos proporcionados pela impressão 3D em comparação com os métodos tradicionais de fundição. Na apresentação, Meyerson mostra uma peça que levou três meses para ser fabricada usando impressão 3D. A mesma peça leva mais de 12 meses para ser produzida usando métodos tradicionais de fundição.
O motor impresso em 3D que levará a primeira mulher à superfície da Lua.
Em dezembro de 2020, o site 3Dprint.com noticiou que "a Blue Origin criou um módulo de pouso de três estágios que poderá levar a primeira mulher e o próximo homem à superfície da Lua até 2024".
O mais interessante é que o motor BE-7, que alimenta o sistema de pouso lunar, foi fabricado usando tecnologia 3D. Isso foi confirmado por Bezos, que diz“O BE-7 é um motor de pouso lunar de alto desempenho, fabricado por manufatura aditiva, movido a hidrogênio líquido/oxigênio líquido, com 10,000 lbf de empuxo – com capacidade de redução de potência até 2,000 lbf para um pouso preciso na Lua.”
Mas isso não é tudo. Bezos usou um Instagram vídeo para anunciar que “Este é o motor que levará a primeira mulher à superfície da Lua”. De acordo com o Washington Post, essa mulher era Wally Funk, que perdeu sua chance de ir ao espaço em 1961. Porque “A NASA não tinha nenhum programa para astronautas mulheres.”
Embora Funk não tenha pousado na superfície da Lua, ela teria a oportunidade de viajar para o espaço em 20 de julho de 2021. Ela tinha 82 anos. Funk foi uma das três passageiras que viajaram com Bezos na missão da Blue Origin. apelidado seu “primeiro voo humano”.
Lançamento de um foguete totalmente impresso em 3D em órbita.
A Relativity Space é uma empresa espacial fundada em 2015. A empresa indicou sua meta Ser “a primeira empresa espacial a lançar com sucesso um foguete totalmente impresso em 3D em órbita”.
Mas o que significa, na prática, um “foguete totalmente impresso em 3D”? Denrie Perez, que escreve para o Engineering.com, explica. responder“Dos motores à fuselagem, a Relativity está automatizando quase todo o processo de fabricação.”
Perez acrescenta A impressão 3D permitiu à Relativity modificar seus projetos rapidamente. Ela observa que, para superar concorrentes como a SpaceX, a empresa está vendendo personalização. "O uso da impressão 3D permitiria à empresa modificar repetidamente as cápsulas para se adaptarem a qualquer tipo de satélite", escreve ela.
A Forbes.com cita o CEO da Relativity, Tim Ellis, que diz que “com a impressão 3D, conseguimos fabricar foguetes mais rapidamente, com uma fábrica menor e mais enxuta e com menos processos”.
Em 8 de junho de 2021, Alex Knapp, da Forbes.com relatado que a Relativity levantou US$ 650 milhões em uma rodada de financiamento Série E. Ele relata que o “capital está sendo direcionado para acelerar o desenvolvimento do foguete Terran R da empresa, que será totalmente impresso em 3D e capaz de lançar cargas úteis maiores do que o foguete Falcon 9 de Elon Musk.”
Outras empresas espaciais que utilizam impressão 3D
Considerando os benefícios da impressão 3D na área espacial, não é surpresa que todas as empresas espaciais sérias pareçam estar investindo na fabricação de peças utilizando essa tecnologia.
Michael Petch, escrevendo para o 3DPrintingIndustry.com, relata que o presidente e CEO da Virgin Galactic, George Whitesides, informado Em entrevista, ele afirmou que o objetivo da empresa é reduzir o tempo de produção de seus motores de muitos meses para, eventualmente, semanas. Petch indicou que a impressão 3D desempenharia um papel fundamental para atingir essa meta.
A Rocket Lab é uma empresa de viagens espaciais. descrito Descrita pela MIT Technology Review como "A pequena empresa que lançou a revolução espacial da impressão 3D", a empresa foi fundada por Peter Beck em 2006.
A revisão de tecnologia do MIT relatórios que “Seis dos foguetes [da Rocket Lab] foram lançados com sucesso até agora — cada um equipado com nove motores Rutherford criados principalmente por meio de impressão 3D em metal, assim como vários outros elementos a bordo.”
Há espaço para outros métodos?
Embora novas empresas espaciais estejam avançando com tecnologias 3D, parece que outros métodos usados há muito tempo ainda têm espaço no setor.
Um exemplo de tecnologia que tem sido usada há muitos anos, mas que ainda é relevante hoje em dia, é moldagem por injeção de plástico.
A prova de que esses métodos ainda têm futuro pode ser vista em um anúncio de emprego recente da SpaceX, indicando que a empresa está contratando engenheiros e técnicos versados em tecnologias relevantes.
O anúncio estados que esses engenheiros e técnicos “trabalharão em estreita colaboração com nossas equipes de engenharia nas fases iniciais de desenvolvimento do processo de fundição sob pressão e comissionamento de equipamentos e impulsionarão o desenvolvimento de fundição de alumínio na empresa.”
Pelos esforços e investimentos feitos por novas empresas espaciais, fica claro que a impressão 3D será uma parte significativa do futuro. Para organizações como NASAA impressão 3D pode resolver o desafio de enviar peças de reposição para a Estação Espacial Internacional, possibilitando que algumas delas sejam fabricadas no próprio local, utilizando a tecnologia de impressão 3D.
