Avantajele tipografiei 3D sunt bine documentate. Tehnologia permite crearea produselor în locul în care sunt necesare. Ajută la rezolvarea problemelor de eficienţă, făcând ca lanţurile de aprovizionare să avanseze fără probleme. Acest lucru poate avea un impact masiv în reducerea resurselor şi timpului necesar pentru fabricarea produselor.
Companiile de rachete au folosit imprimare 3D, cunoscută în mod oficial sub numele de fabricație aditivă, pentru cea mai bună parte a ultimului deceniu, începând cu SpaceXS 2013 dezvoltarea unei părți tipărite 3D a motorului de rachete SuperDraco.
Acest articol urmează istoria utilizării tipăririi 3D în noile companii spaţiale. Spre sfârşitul articolului, vom analiza, de asemenea, o altă tehnică avansată de producţie folosită de aceste companii: turnarea sub înaltă presiune.
Definirea tipăririi 3D
Să începem cu o reamintire a ceea ce implică tehnologia de imprimare 3D. Nu există nici un loc mai bun pentru a căuta definiția de imprimare 3D decât de la maeștrii de imprimare 3D, Autodesk.
Autodesk definește imprimarea 3D ca fiind un proces prin care obiectele fizice sunt create prin depunerea de materiale în straturi bazate pe un model digital. bază aceeași sursă adaugă că tehnologia de imprimare 3D poate fi utilizată pentru a crea totul de la prototipuri și piese simple la produse finale foarte tehnice, cum ar fi piese de avion …, clădiri ecologice, implanturi medicale de salvare și chiar organe artificiale folosind straturi de celule umane.
Autodesk identifică trei metode primare utilizate la fabricarea articolelor care utilizează 3D:
Fabricarea de filamente Fused (FFF): În principal în fabricarea produselor de consum, această metodă încălzește și extrudează materialul plastic în straturi care formează produsul necesar. Acesta se numește, de asemenea, modelare depunere topită (FDM).
Stereolitografie (SLA): utilizează lumina UV pentru a întări sau vindeca creșterea, un strat după altul.
Sinterizare laser selectivă (SLS): Fuses pulberi materiale folosind lasere, strat cu strat.
De ce producatorii de spatiu se transforma in imprimare 3D
Furnizorul de software de fabricație aditiv, AMFG, oferă câteva informații despre impactul producției 3D în domeniul de călătorie în spațiu. Compania observă că producătorii de ambarcațiuni spațiale se confruntă cu provocarea de a accelera dezvoltarea și producția de rachete, reducând în același timp costurile și creșterea eficienței.
AMFG afirmă că procesul tradiţional de fabricare a rachetelor implică mai multe cicluri de prototipare şi faze de producţie, ceea ce face procesul costisitor şi consumatoare de timp. Aceeaşi sursă spune că procesul 3D poate reduce timpul de fabricaţie pentru piese de la o perioadă tradiţională de 14 săptămâni la doar câteva săptămâni, oferind producătorilor economii semnificative la timp şi costuri.
Producţia 3D asigură, de asemenea, precizia pieselor, care este o sarcină dificilă atunci când se utilizează metode tradiţionale de fabricaţie.
Prima parte 3D tipărită în spațiu
Elon Musk a stabilit SpaceX în 2002. Misiunea sa a fost de a reduce costul de călătorie în spațiu, astfel încât oamenii să poată coloniza Marte. Potrivit SpaceX, acest lucru ar fi realizat prin utilizarea de vehicule de lansare complet până la capăt, care va fi cel mai puternic construit vreodată, capabil de a transporta oameni pe Marte și alte destinații în sistemul solar.
Pe 5 septembrie 2013, Musk a anunțat printr-un tweet că ?SpaceX SuperDrace camera de rachete inconel w regen jacheta de răcire iese din imprimanta EOS 3D metal.
Sursa de știri despre explorarea spațială, inovație și astronomie Space.com relatează că „SpaceX a trimis în spațiu prima sa piesă imprimată 3D la începutul acestui an [2014]”. Aceeași sursă adaugă că „piesa, o supapă principală de oxidare pentru un motor de rachetă, a zburat la bordul lansării SpaceX din 6 ianuarie a unei rachete Falcon 9, care transporta pe orbită satelitul comercial de telecomunicații Thaicom 6”.
Practica utilizării tipografiei 3D pentru a produce piese de rachetă a fost validată prin faptul că valva a funcționat conform cerințelor în condiții intense, inclusiv la temperaturi extrem de scăzute.
SpaceX este, de asemenea, folosind tehnologia de imprimare 3D pentru a produce alte accesorii, cum ar fi căștile. Potrivit 3Dnatives.com, fiecare cască are un vizor, supape, încuietori și microfoane.
Originea albastră: realizarea de investiții semnificative în tipărirea 3D
Blue Origin este un producător aerospațial înființat de fondatorul Amazon, Jeff Bezos. Compania a fost lansată în 2000, în Kent, Washington. „Ne-am angajat să construim un drum către spațiu, astfel încât copiii noștri să poată construi viitorul”, se arată în declarația de misiune a companiei.
Blue Origin spune, de asemenea, că este de viață până la declarația sa misiune prin dezvoltarea de vehicule de lansare parțial și complet fosile, care sunt sigure, costuri mici și de a servi nevoilor tuturor clienților civile, comerciale și de apărare.
O parte importantă a asigurării faptului că produsele de călătorie spaţiale Blue Origin low-cost şi sigure devin norma este tehnologia de imprimare 3D. 3DPrintingIndustrie.com citează preşedintele de origine albastră, Rob Meyerson, care spune că compania sa a făcut o investiţie semnificativă în imprimarea 3D.
3DPrintingIndustry.com relatează, de asemenea, că Meyerson a ilustrat într-o prezentare economiile de timp și costuri aduse de imprimarea 3D față de metodele tradiționale de turnare. În prezentare, Meyerson arată o piesă care a fost fabricată prin imprimare 3D în trei luni. Prin metodele tradiționale de turnare, aceeași piesă necesită peste 12 luni.
Motorul 3D printat care duce prima femeie pe Lună
În decembrie 2020, 3Dprint.com a relatat că „Blue Origin a creat un modul de aselenizare în trei trepte, care ar putea duce pe suprafața Lunii prima femeie și următorul bărbat până în 2024”.
Un aspect remarcabil este că motorul BE-7 care propulsează sistemul de aselenizare a fost fabricat folosind tehnologia 3D. Bezos confirmă acest lucru și spune: „BE-7 este un motor de aselenizare de înaltă performanță, cu hidrogen lichid și oxigen lichid, fabricat prin tehnici aditive, cu o forță de 10,000 lbf — și cu o reducere profundă a tracțiunii până la 2,000 lbf, pentru o aselenizare precisă”.
Dar asta nu e tot. Bezos folosit un video Instagram pentru a anunța că ?Acesta este motorul care va lua prima femeie la suprafata Lunii.? Potrivit Washington Post, acea femeie a fost Wally Funk, care a pierdut șansa de a merge în spațiu în 1961, deoarece ?Naya a avut nici un program pentru astronauți feminine.
Funk nu poate fi aterizat pe suprafaţa Lunii, dar ea ar avea în cele din urmă o şansă de a călători în spaţiu la 20 iulie 2021. Ea a fost 82 de ani. Funk a fost unul dintre cei trei pasageri care au călătorit cu Bezos în ceea ce Blue Origin numit primul zbor uman.
Lansarea unei rachete complet 3D în orbită
Relativity Space este o companie spaţială înfiinţată în anul 2015. Compania şi-a indicat scopul de a fi prima companie spaţială care a lansat cu succes o rachetă 3D pe orbită.
Dar ce înseamnă în realitate racheta 3D. Denrie Perez, care scrie pentru Engineering.com, are răspunsul: De la motoare la fuselaj, Relativitatea este automatizarea aproape întregul proces de fabricație.
Perez adaugă că imprimarea 3D a permis Relativității capacitatea de a modifica rapid proiectele sale. Ea observă că, pentru a bate concurenții precum SpaceX, compania vinde personalizare. ?Utilizarea tipăririi 3D ar permite companiei să modifice în mod repetat capsulele pentru a se potrivi oricărui tip de satelit, ea scrie.
Forbes.com citează CEO-ul Relativity, Tim Ellis, care spune că cu imprimare 3-D, suntem capabili de a face rachete mai repede, cu o fabrică mai mică, mai slabă și mai puține procese.
La 8 iunie 2021, Alex Knapp de la Forbes.com a relatat că Relativity a atras 650 de milioane de dolari într-o rundă de finanțare de capital de risc Series E. El scrie că „fondurile sunt destinate accelerării dezvoltării rachetei Terran R a companiei, care va fi imprimată integral 3D și va putea lansa încărcături mai mari decât racheta Falcon 9 a lui Elon Musk”.
Alte companii spaţiale care utilizează imprimarea 3D
Cu beneficiile de imprimare 3D în domeniul spațial, nu este surprinzător că fiecare companie spațială gravă pare să facă ceva despre piese de fabricație folosind tehnologia.
Michael Petch, scriind pentru 3DPrintingIndustrie.com, raportează că preşedintele şi CEO-ul Virgin Galactic, George Whitesides, l-au informat în timpul unui interviu că compania are un scop de a reduce timpul necesar pentru a produce motoarele noastre de la multe luni până la câteva săptămâni în cele din urmă. bază Petch a arătat că 3D va juca un rol profund în îndeplinirea acestui obiectiv.
Rocket Lab este o companie de transport spațial descrisă de MIT Technology Review drept „mica firmă care a lansat revoluția spațială a imprimării 3D”. Peter Beck a înființat compania în 2006.
MIT tehnologie de revizuire raportează că bază de șase dintre rachetele [Rocket Lab] au lansat cu succes până în prezent [fiecare echipat cu nouă motoare Rutherford, care sunt create în principal folosind imprimarea 3D din metal, ca și un număr de alte elemente la bord.
Există spaţiu pentru alte metode?
Chiar dacă noile companii spaţiale se află în faţa tehnologiilor 3D, se pare că alte metode care au fost folosite de secole încă mai au loc în industrie.
Un exemplu de tehnologie care a fost folosit de mulți ani, dar este încă relevant astăzi este turnarea injecției de plastic.
Dovada că aceste metode încă mai au un viitor poate fi văzută într-un post recent de locuri de muncă din SpaceX indicând faptul că compania angajează ingineri și tehnicieni versați în tehnologiile relevante.
Reclama afirmă că aceşti ingineri şi tehnicieni vor lucra îndeaproape cu echipele noastre de inginerie în fazele incipiente de dezvoltare a procesului de turnare de înaltă presiune şi echipamente de punere în funcţiune şi de a conduce dezvoltarea de aluminiu mor turnare la companie.
Din eforturile şi investiţiile făcute de noile companii spaţiale, este clar că imprimarea 3D va fi o parte semnificativă a viitorului. Pentru organizaţii precum NASA, imprimarea 3D poate rezolva provocarea de a trimite piese de schimb la Staţia Spaţială Internaţională, făcând posibil ca unele dintre ele să fie fabricate chiar acolo pe ISS folosind imprimarea 3D.
