Sûnt de 20e ieu is it minskdom fassinearre mei it ferkennen fan romte en it begripen fan wat bûten de ierde leit.Grutte organisaasjes lykas NASA en ESA hawwe oan 'e foargrûn west fan romteferkenning, en in oare wichtige spiler yn dizze ferovering is 3D-printsjen.Mei de mooglikheid om rap komplekse dielen te produsearjen tsjin lege kosten, wurdt dizze ûntwerptechnology hieltyd populêrder yn bedriuwen.It makket it meitsjen fan in protte applikaasjes mooglik, lykas satelliten, romtepakken en raketkomponinten.Yn feite, neffens SmarTech, wurdt ferwachte dat de merkwearde fan additive manufacturing foar partikuliere romte-yndustry € 2,1 miljard sil berikke yn 2026. Dit ropt de fraach op: Hoe kin 3D-printsjen minsken helpe yn 'e romte?
Yn it earstoan waard 3D-printsjen benammen brûkt foar rappe prototyping yn 'e medyske, auto- en loftfeartyndustry.Om't de technology lykwols wiidferspraat wurden is, wurdt it hieltyd mear brûkt foar komponinten foar definitive doelen.Metal additive manufacturing technology, benammen L-PBF, hat tastien de produksje fan in ferskaat oan metalen mei skaaimerken en duorsumens geskikt foar ekstreme romte omstannichheden.Oare 3D-printtechnologyen, lykas DED, binderjetting, en extrusionproses, wurde ek brûkt by it meitsjen fan aerospace-komponinten.Yn 'e ôfrûne jierren binne nije bedriuwsmodellen ûntstien, mei bedriuwen lykas Made in Space en Relativity Space dy't 3D-printtechnology brûke om loftfeartkomponinten te ûntwerpen.
Relativity Space ûntwikkelet 3D-printer foar loftfeartyndustry
3D-printtechnology yn 'e loftfeart
No't wy se hawwe yntrodusearre, litte wy in tichterby besjen op 'e ferskate 3D-printtechnologyen dy't brûkt wurde yn' e loftfeartyndustry.Earst moat opmurken wurde dat metaal additive manufacturing, benammen L-PBF, is it meast brûkt yn dit fjild.Dit proses omfettet it brûken fan laser-enerzjy om metaalpoeder laach foar laach te fusearjen.It is benammen geskikt foar it produsearjen fan lytse, komplekse, krekte en oanpaste dielen.Aerospace-fabrikanten kinne ek profitearje fan DED, wêrby't it dellizzen fan metalen tried of poeder giet en wurdt benammen brûkt foar reparaasje, coating of produsearjen fan oanpaste metalen of keramyske dielen.
Yn tsjinstelling, binder jetting, hoewol foardielich yn termen fan produksjesnelheid en lege kosten, is net geskikt foar it produsearjen fan meganyske dielen mei hege prestaasjes, om't it fersterkingsstappen nei ferwurking fereasket dy't de produksjetiid fan it definitive produkt ferheegje.Ekstrusjetechnology is ek effektyf yn 'e romteomjouwing.Dêrby moat opmurken wurde dat net alle polymers binne geskikt foar gebrûk yn romte, mar hege-optreden keunststoffen lykas PEEK kin ferfange guon metalen dielen fanwege harren sterkte.Dit 3D-printproses is lykwols noch net heul wiidferspraat, mar it kin in weardefolle oanwinst wurde foar romteferkenning troch nije materialen te brûken.
Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) is in breed brûkte technology yn 3D-printsjen foar loftfeart.
Potinsjeel fan Space Materials
De loftfeartsektor hat nije materialen ûndersocht troch 3D-printsjen, en hat ynnovative alternativen foarsteld dy't de merk kinne fersteure.Wylst metalen lykas titanium, aluminium, en nikkel-chromium alloys hawwe altyd west de wichtichste fokus, in nij materiaal kin gau stelle it fuotljocht: moanne regolith.Lunar regolith is in laach stof dy't de moanne bedekt, en ESA hat de foardielen oantoand fan it kombinearjen mei 3D-printsjen.Advenit Makaya, in senior manufacturing-yngenieur fan ESA, beskriuwt moanneregolith as fergelykber mei beton, benammen opboud út silisium en oare gemyske eleminten lykas izer, magnesium, aluminium en soerstof.ESA hat gearwurke mei Lithoz om lytse funksjonele dielen te produsearjen lykas skroeven en gears mei simulearre moanneregolith mei eigenskippen fergelykber mei echte moannestof.
De measte prosessen belutsen by it produsearjen fan moanneregolith brûke waarmte, wêrtroch it kompatibel is mei technologyen lykas SLS en poederbonding-printoplossingen.ESA brûkt ek D-Shape-technology mei it doel om fêste dielen te produsearjen troch magnesiumchloride te mingjen mei materialen en it te kombinearjen mei magnesiumoxide fûn yn it simulearre eksimplaar.Ien fan 'e wichtige foardielen fan dit moannemateriaal is syn fynere printresolúsje, wêrtroch it dielen mei de heechste presyzje kin produsearje.Dizze funksje kin de primêre oanwinst wurde by it útwreidzjen fan it oanbod fan tapassingen en fabrikaazjekomponinten foar takomstige moannebasis.
Lunar Regolith is oeral
D'r is ek Mars-regolith, ferwizend nei ûndergrûnmateriaal fûn op Mars.Op it stuit kinne ynternasjonale romte-ynstânsjes dit materiaal net weromhelje, mar dit hat wittenskippers net stoppe om har potensjeel te ûndersykjen yn bepaalde loftfeartprojekten.Undersikers brûke simulearre eksimplaren fan dit materiaal en kombinearje it mei titaniumlegering om ark of raketkomponinten te produsearjen.De earste resultaten jouwe oan dat dit materiaal in hegere sterkte sil leverje en apparatuer beskermje tsjin roest en stralingsskea.Hoewol dizze twa materialen ferlykbere eigenskippen hawwe, is moanneregolith noch it meast hifke materiaal.In oar foardiel is dat dizze materialen op it plak kinne wurde produsearre sûnder de needsaak om grûnstoffen fan 'e ierde te ferfieren.Derneist is regolith in ûnútputlike materiaal boarne, dy't helpt om krapte te foarkommen.
De tapassingen fan 3D-printtechnology yn 'e loftfeartyndustry
De tapassingen fan 3D-printtechnology yn 'e loftfeartyndustry kinne ferskille ôfhinklik fan it spesifike proses dat wurdt brûkt.Bygelyks, laser poeder bed fusion (L-PBF) kin brûkt wurde om te meitsjen yngewikkelde koarte-termyn dielen, lykas ark systemen of romte spare dielen.Launcher, in startup basearre yn Kalifornje, brûkte Velo3D's saffiermetaal 3D-printtechnology om har E-2 floeibere raketmotor te ferbetterjen.It proses fan de fabrikant waard brûkt om de induksjeturbine te meitsjen, dy't in krúsjale rol spilet by it fersnellen en driuwen fan LOX (floeibere soerstof) yn 'e ferbaarningskeamer.De turbine en sensor waarden elk printe mei 3D-printtechnology en dêrnei gearstald.Dizze ynnovative komponint jout de raket in gruttere floeistofstream en gruttere strekking, wêrtroch it in essinsjeel diel fan 'e motor is
Velo3D droech by oan it brûken fan PBF-technology by it meitsjen fan de E-2 floeibere raketmotor.
Additive manufacturing hat brede tapassingen, ynklusyf de produksje fan lytse en grutte struktueren.Bygelyks kinne 3D-printtechnologyen lykas de Stargate-oplossing fan Relativity Space brûkt wurde om grutte dielen te meitsjen lykas raketbrânstoftanks en propellerbladen.Relativity Space hat dit bewiisd troch de suksesfolle produksje fan de Terran 1, in hast folslein 3D-printe raket, ynklusyf in inkele meter lange brânstoftank.De earste lansearring op maart 23, 2023, toande de effisjinsje en betrouberens fan additive fabrikaazjeprosessen.
Extrusion-basearre 3D-printtechnology makket ek de produksje fan dielen mooglik mei hege prestaasjes materialen lykas PEEK.Komponinten makke fan dizze thermoplastic binne al hifke yn 'e romte en waarden pleatst op' e Rashid rover as ûnderdiel fan 'e UAE moanne missy.It doel fan dizze test wie om de wjerstân fan PEEK te evaluearjen tsjin ekstreme moanneomstannichheden.As suksesfol, kin PEEK metalen dielen ferfange yn situaasjes wêr't metalen dielen brekke of materialen binne min.Derneist kinne PEEK's lichtgewicht eigenskippen fan wearde wêze yn romteferkenning.
3D-printtechnology kin brûkt wurde om in ferskaat oan dielen te meitsjen foar de loftfeartyndustry.
Foardielen fan 3D-printsjen yn 'e loftfeartyndustry
Foardielen fan 3D-printsjen yn 'e loftfeartsektor omfetsje ferbettere definitive uterlik fan dielen yn ferliking mei tradisjonele boutechniken.Johannes Homa, CEO fan de Eastenrykske 3D-printerfabrikant Lithoz, sei dat "dizze technology dielen lichter makket."Troch ûntwerpfrijheid binne 3D-printe produkten effisjinter en fereaskje minder boarnen.Dit hat in positive ynfloed op de miljeu-ynfloed fan dielproduksje.Relativity Space hat oantoand dat additive manufacturing it oantal komponinten dat nedich is foar it produsearjen fan romteskip signifikant kin ferminderje.Foar de Terran 1 raket waarden 100 dielen bewarre.Derneist hat dizze technology wichtige foardielen yn produksjesnelheid, mei't de raket yn minder dan 60 dagen foltôge is.Yn tsjinstelling, it meitsjen fan in raket mei tradisjonele metoaden koe ferskate jierren duorje.
Wat boarnebehear oanbelanget, kin 3D-printsjen materialen besparje en, yn guon gefallen, sels ôffalrecycling tastean.Uteinlik kin additive fabrikaazje in weardefolle oanwinst wurde foar it ferminderjen fan it startgewicht fan raketten.It doel is om it gebrûk fan pleatslike materialen, lykas regolith, te maksimalisearjen en it ferfier fan materialen binnen romteskip te minimalisearjen.Dit makket it mooglik om allinich in 3D-printer te dragen, dy't alles op 'e side kin meitsje nei de reis.
Made in Space hat al ien fan har 3D-printers nei de romte stjoerd foar testen.
Beheinings fan 3D-printsjen yn romte
Hoewol 3D-printsjen in protte foardielen hat, is de technology noch relatyf nij en hat beheiningen.Advenit Makaya stelde, "Ien fan 'e wichtichste problemen mei additive fabrikaazje yn' e loftfeartyndustry is proseskontrôle en falidaasje."Fabrikanten kinne it laboratoarium yngean en de sterkte, betrouberens en mikrostruktuer fan elk diel testen foardat validaasje, in proses bekend as net-destruktive testen (NDT).Dit kin lykwols sawol tiidslinend as djoer wêze, dus it ultime doel is om de needsaak foar dizze tests te ferminderjen.NASA hat koartlyn in sintrum oprjochte om dit probleem oan te pakken, rjochte op 'e rappe sertifikaasje fan metalen komponinten produsearre troch additive manufacturing.It sintrum is fan doel om digitale twilling te brûken om kompjûtermodellen fan produkten te ferbetterjen, dy't yngenieurs sille helpe om de prestaasjes en beheiningen fan dielen better te begripen, ynklusyf hoefolle druk se kinne ferneare foar breuk.Troch dit te dwaan hopet it sintrum te helpen de tapassing fan 3D-printsjen yn 'e loftfeartyndustry te befoarderjen, wêrtroch it effektiver wurdt yn konkurrearjen mei tradisjonele produksjetechniken.
Dizze komponinten hawwe wiidweidige testen fan betrouberens en sterkte ûndergien.
Oan 'e oare kant is it ferifikaasjeproses oars as de fabrikaazje yn' e romte wurdt dien.ESA's Advenit Makaya ferklearret: "D'r is in technyk dy't it analysearjen fan de dielen by it printsjen omfettet."Dizze metoade helpt te bepalen hokker printe produkten geskikt binne en hokker net.Derneist is d'r in selskorreksjesysteem foar 3D-printers bedoeld foar romte en wurdt hifke op metalen masines.Dit systeem kin potinsjele flaters identifisearje yn it produksjeproses en automatysk syn parameters oanpasse om eventuele defekten yn it diel te korrigearjen.Dizze twa systemen wurde ferwachte om de betrouberens fan printe produkten yn 'e romte te ferbetterjen.
Om 3D-printoplossingen te falidearjen, hawwe NASA en ESA noarmen fêststeld.Dizze noarmen omfetsje in searje tests om de betrouberens fan dielen te bepalen.Se beskôgje poederbedfúzjetechnology en aktualisearje se foar oare prosessen.In protte grutte spilers yn 'e materiaalyndustry, lykas Arkema, BASF, Dupont en Sabic, leverje lykwols ek dizze traceerberens.
Wenje yn romte?
Mei de foarútgong fan 3D-printtechnology hawwe wy in protte suksesfolle projekten op ierde sjoen dy't dizze technology brûke om huzen te bouwen.Dit makket ús ôf te freegjen oft dit proses yn 'e heine of fiere takomst brûkt wurde kin om bewenbere struktueren yn' e romte te bouwen.Wylst wenjen yn 'e romte op it stuit net realistysk is, kin it bouwen fan huzen, benammen op' e moanne, foardielich wêze foar astronauten by it útfieren fan romtemisjes.It doel fan it European Space Agency (ESA) is om koepels op 'e moanne te bouwen mei help fan moanneregolith, dy't brûkt wurde kinne om muorren of bakstiennen te bouwen om astronauten te beskermjen tsjin strieling.Neffens Advenit Makaya fan ESA is moanneregolith gearstald út sa'n 60% metaal en 40% soerstof en is in essinsjeel materiaal foar it oerlibjen fan astronauten, om't it in einleaze boarne fan soerstof kin leverje as it út dit materiaal wurdt ekstrahearre.
NASA hat in subsydzje fan $ 57,2 miljoen takend oan ICON foar it ûntwikkeljen fan in 3D-printsysteem foar it bouwen fan struktueren op it moanneflak en wurket ek gear mei it bedriuw om in Mars Dune Alpha-habitat te meitsjen.It doel is om libbensomstannichheden op Mars te testen troch frijwilligers ien jier lang yn in habitat te libjen, en omstannichheden op 'e Reade Planeet te simulearjen.Dizze ynspanningen fertsjinwurdigje krityske stappen foar it direkt konstruearjen fan 3D-printe struktueren op 'e moanne en Mars, dy't úteinlik it paad foar minsklike romtekolonisaasje koe effenje.
Yn 'e fiere takomst kinne dizze huzen it libben ynskeakelje om te oerlibjen yn 'e romte.
Post tiid: Jun-14-2023