Ti abad ka-20, umat manusa geus fascinated kalawan Ngalanglang spasi tur ngartos naon perenahna saluareun Bumi.Organisasi utama sapertos NASA sareng ESA parantos aya di payuneun eksplorasi ruang angkasa, sareng pamaén penting sanés dina penaklukan ieu nyaéta percetakan 3D.Kalawan kamampuhan pikeun gancang ngahasilkeun bagian kompléks kalawan béaya rendah, téhnologi desain ieu jadi beuki populér di pausahaan.Éta ngamungkinkeun nyiptakeun seueur aplikasi, sapertos satelit, baju angkasa, sareng komponén rokét.Kanyataanna, nurutkeun SmarTech, nilai pasar manufaktur aditif industri spasi swasta diperkirakeun ngahontal € 2,1 milyar ku 2026. Ieu raises patarosan: Kumaha percetakan 3D bisa mantuan manusa unggul dina spasi?
Mimitina, percetakan 3D utamana dipaké pikeun prototyping gancang dina industri médis, otomotif, jeung aerospace.Nanging, kumargi téknologina janten langkung nyebar, éta beuki dianggo pikeun komponén tujuan akhir.Téknologi manufaktur aditif logam, khususna L-PBF, parantos ngamungkinkeun produksi rupa-rupa logam kalayan ciri sareng daya tahan anu cocog pikeun kaayaan rohangan anu ekstrim.Téknologi percetakan 3D anu sanés, sapertos DED, jetting binder, sareng prosés ekstrusi, ogé dianggo dina pabrik komponén aerospace.Dina taun-taun ayeuna, model bisnis anyar parantos muncul, sareng perusahaan sapertos Made in Space and Relativity Space ngagunakeun téknologi percetakan 3D pikeun ngarancang komponén aerospace.
Relativitas Spasi ngembangkeun printer 3D pikeun industri aerospace
Téknologi percetakan 3D dina aerospace
Ayeuna urang parantos ngenalkeunana, hayu urang tingali sababaraha téknologi percetakan 3D anu dianggo dina industri aerospace.Kahiji, éta kudu dicatet yén manufaktur aditif logam, utamana L-PBF, paling loba dipaké dina widang ieu.Prosés ieu ngalibatkeun ngagunakeun énergi laser pikeun ngahijikeun bubuk logam lapisan ku lapisan.Ieu hususna cocog pikeun ngahasilkeun bagian leutik, kompléks, tepat, jeung ngaropéa.Pabrikan aerospace ogé tiasa nyandak kauntungan tina DED, anu ngalibatkeun neundeun kawat logam atanapi bubuk sareng biasana dianggo pikeun ngalereskeun, palapis, atanapi ngahasilkeun bagian logam atanapi keramik khusus.
Kontras, jetting binder, sanajan nguntungkeun dina hal laju produksi jeung béaya rendah, teu cocog pikeun ngahasilkeun-kinerja tinggi bagian mékanis sabab merlukeun pos-processing léngkah strengthening nu ngaronjatkeun waktu manufaktur produk ahir.Téknologi ékstrusi ogé efektif dina lingkungan rohangan.Perlu dicatet yén henteu sadayana polimér cocog pikeun dianggo dina rohangan, tapi plastik berprestasi tinggi sapertos PEEK tiasa ngagentos sababaraha bagian logam kusabab kakuatanana.Sanajan kitu, prosés percetakan 3D ieu masih teu pisan nyebar, tapi bisa jadi asset berharga pikeun éksplorasi spasi ku ngagunakeun bahan anyar.
Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) nyaéta téknologi anu loba dipaké dina percetakan 3D pikeun aerospace.
Poténsi Bahan Spasi
Industri aerospace parantos ngajalajah bahan énggal ngalangkungan percetakan 3D, ngajukeun alternatif inovatif anu tiasa ngaganggu pasar.Nalika logam sapertos titanium, alumunium, sareng paduan nikel-kromium sok janten fokus utama, bahan énggal tiasa waé maok sorotan: regolith bulan.Regolith lunar mangrupikeun lapisan lebu anu nutupan bulan, sareng ESA parantos nunjukkeun kauntungan tina ngagabungkeun sareng percetakan 3D.Advenit Makaya, insinyur manufaktur senior ESA, ngajelaskeun regolith lunar salaku sarupa beton, utamana diwangun ku silikon jeung unsur kimia lianna kayaning beusi, magnésium, aluminium, jeung oksigén.ESA parantos gawé bareng sareng Lithoz pikeun ngahasilkeun bagian-bagian fungsional leutik sapertos sekrup sareng gears nganggo régol lunar simulasi kalayan sipat anu sami sareng lebu bulan nyata.
Kalolobaan prosés aub dina manufaktur regolith lunar ngagunakeun panas, sahingga cocog sareng téknologi kayaning SLS jeung bubuk beungkeutan solusi percetakan.ESA ogé ngagunakeun téknologi D-Shape kalayan tujuan pikeun ngahasilkeun bagian padet ku cara nyampur magnesium klorida sareng bahan sareng ngahijikeun sareng magnesium oksida anu aya dina conto simulasi.Salah sahiji kauntungan anu penting tina bahan bulan ieu nyaéta résolusi citak anu langkung saé, ngamungkinkeun éta ngahasilkeun bagian-bagian kalayan akurasi anu paling luhur.Fitur ieu tiasa janten aset utami pikeun ngalegaan rentang aplikasi sareng komponén manufaktur pikeun dasar bulan ka hareup.
Lunar Regolith aya dimana-mana
Aya ogé regolith Mars, ngarujuk kana bahan subsurface kapanggih di Mars.Ayeuna, agénsi luar angkasa internasional henteu tiasa ngabalikeun bahan ieu, tapi ieu henteu ngeureunkeun para ilmuwan pikeun nalungtik poténsina dina sababaraha proyék aerospace.Panaliti ngagunakeun spésimén simulasi tina bahan ieu sareng ngagabungkeun sareng alloy titanium pikeun ngahasilkeun alat atanapi komponén rokét.Hasil awal nunjukkeun yén bahan ieu bakal masihan kakuatan anu langkung luhur sareng ngajagi alat tina karat sareng karusakan radiasi.Sanaos dua bahan ieu gaduh sipat anu sami, regolith bulan masih mangrupikeun bahan anu paling diuji.Kauntungan sanésna nyaéta bahan-bahan ieu tiasa diproduksi di tempat tanpa kedah ngangkut bahan baku ti Bumi.Sajaba ti éta, regolith mangrupa sumber bahan inexhaustible, mantuan pikeun nyegah scarcity.
Aplikasi téknologi percetakan 3D dina industri aerospace
Aplikasi téhnologi percetakan 3D dina industri aerospace bisa rupa-rupa gumantung kana prosés husus dipaké.Salaku conto, fusi ranjang bubuk laser (L-PBF) tiasa dianggo pikeun ngadamel bagian-bagian jangka pondok anu rumit, sapertos sistem alat atanapi suku cadang rohangan.Launcher, startup anu berbasis di California, ngagunakeun téknologi percetakan 3D sapir-logam Velo3D pikeun ningkatkeun mesin rokét cair E-2 na.Prosés produsén dipaké pikeun nyieun turbin induksi, nu muterkeun hiji peran krusial dina akselerasi tur nyetir LOX (oksigén cair) kana chamber durukan.Turbin sareng sénsor masing-masing dicitak nganggo téknologi percetakan 3D teras dirakit.Komponén inovatif ieu nyayogikeun rokét kalayan aliran cairan anu langkung ageung sareng dorongan anu langkung ageung, janten bagian anu penting dina mesin
Velo3D nyumbang kana pamakéan téknologi PBF dina manufaktur mesin rokét cair E-2.
Manufaktur aditif ngagaduhan aplikasi anu lega, kalebet produksi struktur leutik sareng ageung.Salaku conto, téknologi percetakan 3D sapertos solusi Stargate Relativity Space tiasa dianggo pikeun ngadamel bagian ageung sapertos tanki bahan bakar rokét sareng bilah propeller.Relativitas Spasi geus ngabuktikeun ieu ngaliwatan produksi sukses Terran 1, rokét ampir sakabéhna dicitak 3D, kaasup tanki bahan beuleum sababaraha-méteran-panjang.Peluncuran kahijina dina 23 Maret 2023, nunjukkeun efisiensi sareng reliabilitas prosés manufaktur aditif.
Téknologi percetakan 3D dumasar kana ékstrusi ogé ngamungkinkeun pikeun ngahasilkeun bagian-bagian anu nganggo bahan-bahan kinerja tinggi sapertos PEEK.Komponén anu didamel tina termoplastik ieu parantos diuji di angkasa sareng disimpen dina rover Rashid salaku bagian tina misi lunar UAE.Tujuan tina tés ieu nyaéta pikeun ngévaluasi résistansi PEEK kana kaayaan bulan anu ekstrim.Upami suksés, PEEK tiasa ngagentos bagian logam dina kaayaan dimana bagian logam rusak atanapi bahan langka.Salaku tambahan, sipat hampang PEEK tiasa janten nilai dina eksplorasi ruang angkasa.
Téknologi percetakan 3D tiasa dianggo pikeun ngadamel rupa-rupa bagian pikeun industri aerospace.
Kaunggulan tina percetakan 3D dina industri aerospace
Kaunggulan tina percetakan 3D dina industri aerospace kaasup ningkat penampilan ahir bagian dibandingkeun téhnik konstruksi tradisional.Johannes Homa, CEO produsén printer 3D Austria Lithoz, nyatakeun yén "téhnologi ieu ngajadikeun bagian torek."Kusabab kabébasan ngarancang, produk citak 3D langkung éfisién sareng ngabutuhkeun sumber daya anu langkung saeutik.Ieu boga dampak positif kana dampak lingkungan produksi bagian.Relativitas Spasi parantos nunjukkeun yén manufaktur aditif tiasa sacara signifikan ngirangan jumlah komponén anu diperyogikeun pikeun ngadamel pesawat ruang angkasa.Pikeun rokét Terran 1, 100 bagian disimpen.Salaku tambahan, téknologi ieu ngagaduhan kaunggulan anu signifikan dina laju produksi, kalayan rokét réngsé kirang ti 60 dinten.Sabalikna, manufaktur rokét nganggo metode tradisional tiasa nyandak sababaraha taun.
Ngeunaan manajemén sumberdaya, percetakan 3D tiasa ngahemat bahan sareng, dina sababaraha kasus, bahkan ngamungkinkeun pikeun ngadaur ulang runtah.Tungtungna, manufaktur aditif bisa jadi asset berharga pikeun ngurangan beurat take-off rokét.Tujuanana nyaéta pikeun maksimalkeun panggunaan bahan lokal, sapertos regolith, sareng ngaminimalkeun angkutan bahan dina pesawat ruang angkasa.Hal ieu ngamungkinkeun pikeun mawa ngan hiji printer 3D, nu bisa nyieun sagalana dina loka sanggeus perjalanan.
Made in Space parantos ngirimkeun salah sahiji panyitak 3Dna ka rohangan pikeun diuji.
Watesan percetakan 3D di rohangan
Sanajan percetakan 3D boga loba kaunggulan, téhnologi masih kawilang anyar jeung boga watesan.Advenit Makaya nyatakeun, "Salah sahiji masalah utama sareng manufaktur aditif dina industri aerospace nyaéta kontrol prosés sareng validasi."Pabrikan tiasa ngalebetkeun laboratorium sareng nguji kakuatan, reliabilitas, sareng struktur mikro unggal bagian sateuacan validasi, prosés anu katelah tés non-destructive (NDT).Nanging, ieu tiasa nyéépkeun waktos sareng mahal, janten tujuan akhir nyaéta ngirangan kabutuhan tés ieu.NASA nembe ngadegkeun pusat pikeun ngatasi masalah ieu, fokus kana sertifikasi gancang komponén logam anu diproduksi ku manufaktur aditif.Puseur tujuanana ngagunakeun kembar digital pikeun ningkatkeun modél komputer produk, anu bakal ngabantosan insinyur langkung ngartos kinerja sareng watesan bagian, kalebet sabaraha tekanan anu aranjeunna tiasa tahan sateuacan narekahan.Ku cara kitu, pusat ngaharepkeun ngabantosan ngamajukeun aplikasi percetakan 3D dina industri aerospace, ngajantenkeun langkung efektif dina bersaing sareng téknik manufaktur tradisional.
Komponén ieu parantos ngalaman réliabilitas lengkep sareng uji kakuatan.
Di sisi anu sanés, prosés verifikasi béda upami manufaktur dilakukeun di luar angkasa.Advenit Makaya ESA ngécéskeun, "Aya téknik anu ngalibatkeun analisa bagian-bagian nalika nyitak."Metoda ieu mantuan nangtukeun mana produk dicitak cocog jeung nu henteu.Salaku tambahan, aya sistem koreksi diri pikeun panyitak 3D anu dimaksudkeun pikeun rohangan sareng diuji dina mesin logam.Sistem ieu tiasa ngaidentipikasi kasalahan poténsial dina prosés manufaktur sareng sacara otomatis ngarobih parameterna pikeun ngabenerkeun cacad dina bagian éta.Dua sistem ieu diharepkeun pikeun ningkatkeun reliabilitas produk dicitak dina rohangan.
Pikeun mastikeun solusi percetakan 3D, NASA sareng ESA parantos netepkeun standar.Standar ieu kalebet séri tés pikeun nangtukeun réliabilitas bagian.Aranjeunna nganggap téknologi fusi ranjang bubuk sareng ngamutahirkeunana pikeun prosés anu sanés.Tapi, seueur pamaén utama dina industri bahan, sapertos Arkema, BASF, Dupont, sareng Sabic, ogé nyayogikeun traceability ieu.
Hirup di angkasa?
Kalayan kamajuan téknologi percetakan 3D, kami parantos ningali seueur proyék suksés di Bumi anu ngagunakeun téknologi ieu pikeun ngawangun bumi.Hal ieu ngajadikeun urang heran naha prosés ieu bisa dipaké dina mangsa nu bakal datang deukeut atawa jauh pikeun ngawangun struktur inhabitable di spasi.Nalika hirup di luar angkasa ayeuna henteu realistis, ngawangun bumi, khususna di bulan, tiasa mangpaat pikeun astronot dina ngalaksanakeun misi luar angkasa.Tujuan Badan Spasi Éropa (ESA) nyaéta pikeun ngawangun kubah dina bulan nganggo regolith bulan, anu tiasa dianggo pikeun ngawangun témbok atanapi bata pikeun ngajagaan astronot tina radiasi.Nurutkeun Advenit Makaya ti ESA, regolith lunar diwangun ku kira-kira 60% logam jeung 40% oksigén sarta mangrupa bahan penting pikeun kasalametan astronot sabab bisa nyadiakeun sumber oksigén nu taya watesna lamun sasari tina bahan ieu.
NASA parantos masihan hibah $ 57.2 juta ka ICON pikeun ngembangkeun sistem percetakan 3D pikeun ngawangun struktur dina permukaan bulan sareng ogé kolaborasi sareng perusahaan pikeun nyiptakeun habitat Mars Dune Alpha.Tujuanana pikeun nguji kaayaan hirup di Mars ku ngabogaan sukarelawan cicing di habitat salila sataun, simulating kaayaan di Planét Beureum.Usaha-usaha ieu ngagambarkeun léngkah-léngkah penting pikeun ngawangun langsung struktur cetak 3D di bulan sareng Mars, anu antukna tiasa muka jalan pikeun kolonisasi rohangan manusa.
Di masa depan anu jauh, imah-imah ieu tiasa ngajantenkeun kahirupan salamet di luar angkasa.
waktos pos: Jun-14-2023