Výhody 3D tlače sú dobre zdokumentované. Táto technológia umožňuje vytvárať produkty na mieste, kde sú potrebné. Pomáha riešiť problémy s efektívnosťou a umožňuje plynulý chod dodávateľských reťazcov. To môže mať obrovský vplyv na zníženie zdrojov a času potrebného na výrobu produktov.
Raketové spoločnosti používajú 3D tlač, predtým známu ako aditívna výroba, už väčšinu posledného desaťročia, počnúc vývojom 3D tlačenej časti rakety spoločnosťou SpaceX v roku 2013. SuperDraco raketový motor.
Tento článok sleduje históriu používania 3D tlače v nových vesmírnych spoločnostiach. Ku koncu článku sa pozrieme aj na ďalšiu pokročilú výrobnú techniku, ktorú tieto spoločnosti používajú: vysokotlakové liatie.
Definovanie 3D tlače
Začnime pripomenutím si, čo technológia 3D tlače zahŕňa. Definíciu 3D tlače nikde inde nehľadáme ako u majstrov 3D tlače, spoločnosti Autodesk.
Autodesk definuje 3D tlač ako „proces, pri ktorom sa fyzické objekty vytvárajú nanášaním materiálov vo vrstvách na základe digitálneho modelu“. Ten istý zdroj dodáva, že „technológia 3D tlače sa dá použiť na vytvorenie všetkého od prototypov a jednoduchých súčiastok až po vysoko technické finálne produkty, ako sú súčiastky lietadiel..., ekologické budovy, záchranné lekárske implantáty a dokonca aj umelé orgány s použitím vrstiev ľudských buniek.“
Autodesk identifikuje tri hlavné metódy používané pri výrobe predmetov pomocou 3D:
Výroba tavených vlákien (FFF)Hlavne pri výrobe spotrebného tovaru sa pri tejto metóde zahrievajú a vytláčajú plastové materiály vo vrstvách, ktoré tvoria požadovaný produkt. Nazýva sa aj modelovanie taveným nanášaním (FDM).
Stereolitografia (SLA): Používa UV svetlo na vytvrdzovanie alebo vytvrdzovanie výrastkov, jednu vrstvu za druhou.
Selektívne laserové spekanie (SLS)Taví práškové materiály pomocou laserov, vrstvu po vrstve.
Prečo sa výrobcovia vesmírnych zariadení obracajú na 3D tlač
Poskytovateľ softvéru pre aditívnu výrobu, spoločnosť AMFG, poskytuje niekoľko poznatkov o vplyve 3D výroby v oblasti vesmírnych letov. berie na vedomie že „výrobcovia kozmických lodí čelia výzve urýchliť vývoj a výrobu rakiet a zároveň znížiť náklady a zvýšiť efektívnosť“.
AMFG hovorí že tradičný proces výroby rakiet zahŕňa niekoľko cyklov a fáz výroby prototypov, čo robí proces drahým a časovo náročným. Ten istý zdroj uvádza, že 3D výrobný proces môže skrátiť čas výroby súčiastok z tradičných 14 týždňov na iba niekoľko týždňov, čo výrobcom prináša značné úspory času a nákladov.
3D výroba tiež zabezpečuje presnosť dielov, čo je pri použití tradičných výrobných metód náročná úloha.
Prvá 3D tlačená súčiastka vo vesmíre
Elon Musk založil spoločnosť SpaceX v roku 2002. Jeho poslaním bolo znížiť náklady na cestovanie do vesmíru, aby ľudia mohli nakoniec kolonizovať Mars. Podľa Podľa SpaceX by sa to dosiahlo použitím „plne opakovane použiteľných nosných rakiet, ktoré budú najvýkonnejšie, aké boli kedy postavené, schopné prepravovať ľudí na Mars a do iných destinácií v slnečnej sústave“.
5. septembra 2013 Musk oznámila, prostredníctvom tweetu, že „z 3D kovovej tlačiarne EOS vyšla komora rakety SpaceX SuperDraco Inconel s regeneračným chladiacim plášťom.“
Zdroj správ o prieskume vesmíru, inováciách a astronómii, Space.com Správy že „SpaceX vyslala svoju prvú 3D tlačenú súčiastku do vesmíru začiatkom tohto roka [2014]“. Ten istý zdroj dodáva, že „súčiastka, hlavný okysľovací ventil raketového motora, letela na palube rakety Falcon 9, ktorú SpaceX vyniesla 6. januára a ktorá vyniesla na obežnú dráhu komerčný telekomunikačný satelit Thaicom 6“.
Praktickosť použitia 3D tlače na výrobu častí rakiet bola potvrdená skutočnosťou, že ventil fungoval podľa požiadaviek aj v náročných podmienkach, a to aj pri extrémne nízkych teplotách.
SpaceX tiež využíva technológiu 3D tlače na výrobu ďalšieho príslušenstva, ako sú napríklad prilby. Podľa na 3Dnatives.com: „Každá prilba má priezor, ventily, zámky a mikrofóny.“
Blue Origin: Významné investície do 3D tlače
Blue Origin je výrobca leteckého priemyslu, ktorého založil zakladateľ Amazonu Jeff Bezos. Spoločnosť bola založená v roku 2000 v Kente v štáte Washington. „Sme odhodlaní vybudovať cestu do vesmíru, aby naše deti mohli budovať budúcnosť,“ uvádza sa v oficiálnom vyhlásení spoločnosti. vyhlásenie o poslaní.
Modrý pôvod tiež hovorí že napĺňa svoje poslanie vývojom „čiastočne a plne opakovane použiteľných nosných rakiet, ktoré sú bezpečné, lacné a slúžia potrebám všetkých civilných, komerčných a obranných zákazníkov“.
Dôležitou súčasťou zabezpečenia toho, aby sa nízkonákladové a bezpečné produkty spoločnosti Blue Origin pre vesmírne cestovanie stali normou, je technológia 3D tlače. 3DPrintingIndustry.com cituje prezidenta spoločnosti Blue Origin, Roba Meyersona, ktorý... hovorí že jeho spoločnosť „významne investovala do 3D tlače“. Dodáva: „Všetci sa snažíme o prijatie nových technológií a plné využitie ich možností.“
3DPrintingIndustry.com tiež Správy že Meyerson v prezentácii ilustroval výhody úspory času a nákladov, ktoré prináša 3D tlač v porovnaní s tradičnými metódami odlievania. V prezentácii Meyerson predvádza diel, ktorého výroba pomocou 3D tlače trvala tri mesiace. Výroba toho istého dielu trvá pri použití tradičných metód odlievania viac ako 12 mesiacov.
3D tlačený motor, ktorý vezme prvú ženu na povrch Mesiaca
V decembri 2020 spoločnosť 3Dprint.com informovala, že „spoločnosť Blue Origin vytvorila trojstupňový pristávací modul, ktorý by mohol do roku 2024 vyniesť na povrch Mesiaca prvú ženu a ďalšieho muža.“
Zaujímavé je, že motor BE-7 poháňajúci lunárny pristávací modul bol vyrobený pomocou 3D technológie. Potvrdil to aj Bezos, ktorý... hovorí„BE-7 je vysokovýkonný, aditívne vyrobený lunárny pristávací motor na kvapalný vodík/kvapalný kyslík s ťahom 10 000 lbf – s možnosťou hlbokého škrtenia až na 2 000 lbf pre presné pristátie na Mesiaci.“
Ale to nie je všetko. Bezos použil Instagram videá oznámiť, že „Toto je motor, ktorý vynesie prvú ženu na povrch Mesiaca.“ Podľa denníka Washington Post bola touto ženou Wally Funk, ktorá v roku 1961 prišla o šancu ísť do vesmíru. pretože „NASA nemala žiadny program pre astronautky.“
Funk síce nepristála na povrchu Mesiaca, ale nakoniec dostala šancu cestovať do vesmíru 20. júla 2021. Mala 82 rokov. Funk bola jednou z troch pasažierov, ktorí cestovali s Bezosom v lietadle spoločnosti Blue Origin. daboval jeho „prvý ľudský let“.
Vypustenie plne 3D tlačenej rakety na obežnú dráhu
Relativity Space je vesmírna spoločnosť založená v roku 2015. Spoločnosť uviedla, že cieľ byť „prvou vesmírnou spoločnosťou, ktorá úspešne vypustila na obežnú dráhu plne 3D tlačenú raketu“.
Čo však v skutočnosti znamená „plne 3D tlačená raketa“? Denrie Perez, ktorý píše pre Engineering.com, má… odpoveď„Od motorov až po trup, Relativity automatizuje takmer celý výrobný proces.“
Perez dodáva že 3D tlač umožnila spoločnosti Relativity rýchlo upravovať svoje návrhy. Poznamenáva, že aby spoločnosť porazila konkurenciu ako SpaceX, predáva prispôsobenie. „Použitie 3D tlače by spoločnosti umožnilo opakovane upravovať kapsuly tak, aby sa do nich zmestili akékoľvek satelity,“ píše.
Forbes.com cituje generálneho riaditeľa spoločnosti Relativity Tima Ellisa, ktorý... hovorí že „s 3D tlačou dokážeme vyrábať rakety rýchlejšie, s menšou, štíhlejšou továrňou a menším počtom procesov.“
8. júna 2021 Alex Knapp z Forbes.com hlásené že spoločnosť Relativity získala v kole investícií série E 650 miliónov dolárov. Uvádza, že „kapitál je zameraný na urýchlenie vývoja rakety Terran R spoločnosti, ktorá bude kompletne vytlačená 3D tlačiarňou a bude schopná vypúšťať väčšie užitočné zaťaženie ako raketa Falcon 9 Elona Muska.“
Ďalšie vesmírne spoločnosti využívajúce 3D tlač
Vzhľadom na výhody 3D tlače vo vesmírnej oblasti neprekvapuje, že každá seriózna vesmírna spoločnosť robí niečo s výrobou súčiastok pomocou tejto technológie.
Michael Petch, ktorý píše pre 3DPrintingIndustry.com, uvádza, že prezident a generálny riaditeľ spoločnosti Virgin Galactic, George Whitesides, mal informovaní mu počas rozhovoru povedal, že „cieľom spoločnosti je skrátiť čas potrebný na výrobu našich motorov z niekoľkých mesiacov na prípadne týždne“. Petch naznačil, že 3D bude pri dosahovaní tohto cieľa zohrávať zásadnú úlohu.
Rocket Lab je spoločnosť zaoberajúca sa vesmírnymi cestami. popísané časopisom MIT Technology Review označená za „malú firmu, ktorá spustila vesmírnu revolúciu pomocou 3D tlače“. Spoločnosť založil Peter Beck v roku 2006.
Prehľad technológií MIT Správy že „doteraz úspešne odštartovalo šesť rakiet [Rocket Lab] – každá je vybavená deviatimi motormi Rutherford, ktoré sú vytvorené predovšetkým pomocou 3D tlače kovov, rovnako ako množstvo ďalších prvkov na palube.“
Je priestor pre iné metódy?
Aj keď nové vesmírne spoločnosti napredujú s 3D technológiami, zdá sa, že v tomto odvetví si stále nachádzajú miesto aj iné metódy, ktoré sa používajú už veky.
Príkladom technológie, ktorá sa používa už mnoho rokov, ale je stále relevantná aj dnes, je vstrekovanie plastov.
Dôkazom toho, že tieto metódy majú stále budúcnosť, je nedávna pracovná ponuka od spoločnosti SpaceX, ktorá naznačuje, že spoločnosť prijíma inžinierov a technikov oboznámených s príslušnými technológiami.
reklama uvádza že títo inžinieri a technici budú „úzko spolupracovať s našimi inžinierskymi tímami v počiatočných fázach vývoja procesu vysokotlakového liatia a uvádzania zariadení do prevádzky a budú riadiť vývoj tlakové liatie hliníka v spoločnosti.“
Z úsilia a investícií nových vesmírnych spoločností je zrejmé, že 3D tlač bude významnou súčasťou budúcnosti. Pre organizácie ako NASA3D tlač môže vyriešiť problém s posielaním náhradných dielov na Medzinárodnú vesmírnu stanicu tým, že umožní výrobu niektorých z nich priamo na ISS pomocou 3D tlače.
