Историја употребе и утицаја 3Д штампања у новим свемирским компанијама

Предности 3Д штампања су добро документоване. Технологија омогућава креирање производа на локацији где су потребни. Помаже у решавању проблема ефикасности, чинећи да се ланци снабдевања глатко крећу напред. Ово може имати огроман утицај на смањење ресурса и времена потребног за производњу производа.

Ракетне компаније су користиле 3Д штампање, формално познато као адитивна производња, током већег дела последње деценије, почевши од СпацеКс-овог развоја 3Д штампаног дела 2013. СуперДрацо ракетни мотор.

Овај чланак прати историју употребе 3Д штампе у новим свемирским компанијама. Пред крај чланка, такође ћемо погледати још једну напредну технику производње коју користе ове компаније: ливење под високим притиском.

Дефинисање 3Д штампања

Почнимо са подсетником шта подразумева технологија 3Д штампања. Нема бољег места за тражење дефиниције 3Д штампања него код мајстора 3Д штампања, Аутодеска.

Аутодеск дефинише 3Д штампа као „процес којим се физички објекти стварају депоновањем материјала у слојевима на основу дигиталног модела“. Исти извор додаје да „технологија 3Д штампања може да се користи за креирање свега, од прототипова и једноставних делова до високо техничких финалних производа као што су делови авиона..., еколошки прихватљиве зграде, медицински имплантати који спасавају живот, па чак и вештачки органи користећи слојеве људских ћелија.

Аутодеск идентификује три примарне методе који се користе приликом производње предмета користећи 3Д:

Производња спојених филамената (ФФФ): Углавном у производњи потрошачких производа, ова метода загрева и екструдира пластични материјал у слојевима који формирају тражени производ. Такође се назива моделирање фузионисаног таложења (ФДМ).

Стереолитографија (СЛА): Користи УВ светло за стврдњавање или очвршћавање израслина, један слој за другим.

Селективно ласерско синтеровање (СЛС): Спаја прашкасте материјале помоћу ласера, слој по слој.

Зашто се произвођачи свемира окрећу 3Д штампању

Добављач софтвера за адитивну производњу, АМФГ, пружа неке увиде у утицај 3Д производње у области свемирских путовања. Компанија белешке да су „произвођачи свемирских летелица суочени са изазовом убрзања развоја и производње ракета, уз истовремено смањење трошкова и повећање ефикасности“.

АМФГ каже да традиционални процес производње ракете укључује неколико циклуса израде прототипа и фаза производње, што процес чини скупим и дуготрајним. Исти извор каже да процес 3Д производње може смањити време производње делова са традиционалног периода од 14 недеља на само неколико недеља, што произвођачима даје значајне уштеде на времену и трошковима.

3Д производња такође обезбеђује прецизност делова, што је изазован задатак када се користе традиционалне методе производње.

Први 3Д штампани део у свемиру

Елон Муск је основао СпацеКс 2002. Његова мисија је била да смањи трошкове путовања у свемир како би људи на крају могли колонизовати Марс. Према за СпацеКс, ово би се постигло коришћењем „лансирних возила за вишекратну употребу која ће бити најмоћнија икада направљена, способна да пренесу људе на Марс и друга одредишта у Сунчевом систему“.

5. септембра 2013. Муск најавио путем твита да „СпацеКс СуперДрацо инцонел ракетна комора са реген расхладним омотачем излази из ЕОС 3Д металног штампача.“

Извор вести о истраживању свемира, иновацијама и астрономији, Спаце.цом извештаји да је „СпацеКс послао свој први 3Д штампани део у свемир почетком ове године [2014].“ Исти извор додаје да је „Део, главни вентил за оксидацију ракетног мотора, летео на СпацеКс-овом лансирању ракете Фалцон 9 6. јануара која је носила комерцијални телекомуникациони сателит Тхаицом 6 у орбиту.“

Практичност коришћења 3Д штампања за прављење делова ракете потврђена је чињеницом да је вентил радио како је потребно у тешким условима, укључујући и под екстремно ниским температурама.

СпацеКс такође користи технологију 3Д штампања за производњу других додатака као што су шлемови. Према за 3Днативе.цом, „Свака кацига има визир, вентиле, браве и микрофоне.“

Блуе Оригин: значајна улагања у 3Д штампање 

Блуе Оригин је произвођач ваздухопловства који је основао оснивач Амазона, Јефф Безос. Компанија је покренута 2000. године у Кенту у Вашингтону. „Посвећени смо изградњи пута до свемира како би наша деца могла да граде будућност“, наводи се у саопштењу компаније. изјава о мисији.

Плаво порекло такође каже да испуњава своју мисију развијајући „делимично и потпуно вишекратну употребу лансирних возила која су безбедна, ниске цене и служе потребама свих цивилних, комерцијалних и одбрамбених купаца“.

Важан део обезбеђивања да јефтини и сигурни Блуе Оригин производи за свемирска путовања постану норма је технологија 3Д штампања. 3ДПринтингИндустри.цом цитира председника Блуе Оригин Роба Меиерсона, који каже да је његова компанија „направила значајна улагања у 3Д штампање“. Он додаје: „Сви смо заинтересовани за усвајање нових технологија и потпуно искориштавање могућности.

3ДПринтингИндустри.цом такође извештаји да је Мејерсон у презентацији илустровао предности уштеде времена и трошкова које доноси 3Д штампа у поређењу са традиционалним методама ливења. У презентацији, Меиерсон приказује део за који је требало три месеца да се направи помоћу 3Д штампања. Исти део траје преко 12 месеци традиционалним методама ливења.

3Д штампани мотор води прву жену на површину Месеца

У децембру 2020, 3Дпринт.цом је известио да је „Блуе Оригин креирао тростепени лендер који би могао да одведе прву жену и следећег мушкарца на површину Месеца до 2024.

Узбудљиво је то што је мотор БЕ-7 који покреће лунарни систем за слетање произведен коришћењем 3Д технологије. То потврђује Безос, који каже, „БЕ-7 је адитивно произведен мотор за слетање на течни водоник/течни кисеоник са 10.000 лбф потиска – дубоким пригушењем до 2.000 лбф за прецизно слетање на Месец.“

Али то није све. Безос је користио ан Инстаграм видео да објави да је „Ово мотор који ће прву жену одвести на површину Месеца“. Према Васхингтон Посту, та жена је била Воли Функ, која је изгубила шансу да оде у свемир 1961. јер "НАСА није имала програм за женске астронауте."

Функ можда није слетела на површину Месеца, али би на крају добила прилику да отпутује у свемир 20. јула 2021. Имала је 82 године. Функ је био један од тројице путника који су путовали са Безосом у Блуе Оригин-у синхронизовано његов „први људски лет“.

Лансирање потпуно 3Д штампане ракете у орбиту

Релативити Спаце је свемирска компанија основана 2015. Компанија је назначила своје циљ да буде „прва свемирска компанија која је успешно лансирала у орбиту потпуно 3Д штампану ракету“.

Али шта у стварности значи „потпуно 3Д штампана ракета“. Денри Перез, који пише за Енгинееринг.цом, има одговори: „Од мотора до трупа, Релативност аутоматизује скоро цео производни процес.“

Перез додаје да је 3Д штампа омогућила Релативности могућност да брзо модификује свој дизајн. Она напомиње да компанија продаје прилагођавање, да би победила конкуренте као што је СпацеКс. „Употреба 3Д штампања омогућила би компанији да више пута модификује капсуле како би одговарале било којој врсти сателита“, пише она.

Форбес.цом цитира генералног директора Релативити, Тима Еллиса, који каже да смо „са 3-Д штампањем у могућности да правимо ракете брже, са мањом, мањом фабриком и мање процеса.“

8. јуна 2021. Алекс Кнап са Форбес.цом пријавио да је Релативити прикупио 1ТП4Т650 милиона у кругу подухвата Серије Е. Он извештава да је „капитал усмерен ка убрзању развоја ракете Терран Р компаније, која ће бити потпуно 3Д штампана и способна да лансира веће носивости од ракете Фалцон 9 Елона Маска“.

Друге свемирске компаније које користе 3Д штампање

Уз предности 3Д штампања у свемирском пољу, није изненађујуће да свака озбиљна свемирска компанија чини нешто по питању производње делова користећи ту технологију.

Мајкл Петч, који пише за 3ДПринтингИндустри.цом, извештава да је председник и извршни директор Виргин Галацтиц, Џорџ Вајтсајдс, имао информисани током интервјуа да је „циљ компаније да смањи количину времена потребног за производњу наших мотора са много месеци па све до неколико недеља“. Петч је назначио да ће 3Д играти важну улогу у испуњавању овог циља.

Роцкет Лаб је компанија за свемирска путовања описано од стране МИТ Тецхнологи Ревиев као „Мала фирма која је покренула 3Д штампану свемирску револуцију“. Питер Бек је основао компанију 2006.

Преглед технологије МИТ-а извештаји да је „шест ракета [Роцкет Лаб] до сада успешно лансирано—свака опремљена са девет Рутхерфордових мотора који су направљени првенствено помоћу металне 3Д штампања, као и бројни други елементи на броду.“

Има ли простора за друге методе?

Иако нове свемирске компаније напредују са 3Д технологијама, изгледа да друге методе које су коришћене годинама и даље имају места у индустрији.

Пример технологије која се користи дуги низ година, али је и данас актуелна бризгање пластике.

Доказ да ове методе још увек имају будућност може се видети у недавном огласу за посао из СпацеКс-а који указује да компанија запошљава инжењере и техничаре упућене у релевантне технологије.

Оглас државе да ће ови инжењери и техничари „блиско сарађивати са нашим инжењерским тимовима у раним фазама развоја процеса ливења под високим притиском и пуштања опреме у рад и покретати развој ливење алуминијума под притиском у компанији.”

Из напора и улагања нових свемирских компанија, јасно је да ће 3Д штампање бити значајан део будућности. За организације попут НАСА, 3Д штампа може да реши изазов слања резервних делова на Међународну свемирску станицу тако што ће омогућити да се неки од њих произведу управо тамо на ИСС користећи 3Д штампање.