Wiwit abad kaping 20, umat manungsa wis kepincut karo njelajah angkasa lan ngerti apa sing ana ing sanjabane Bumi.Organisasi utama kayata NASA lan ESA wis dadi pimpinan eksplorasi ruang angkasa, lan pemain penting liyane ing penaklukan iki yaiku percetakan 3D.Kanthi kemampuan kanggo ngasilake komponen kompleks kanthi cepet kanthi biaya sing murah, teknologi desain iki saya tambah populer ing perusahaan.Iki ndadekake nggawe akeh aplikasi bisa, kayata satelit, spacesuits, lan komponen roket.Nyatane, miturut SmarTech, nilai pasar manufaktur aditif industri ruang angkasa pribadi samesthine bakal tekan € 2,1 milyar ing taun 2026. Iki nuwuhake pitakonan: Kepiye percetakan 3D bisa mbantu manungsa unggul ing ruang angkasa?
Wiwitane, percetakan 3D utamane digunakake kanggo prototipe kanthi cepet ing industri medis, otomotif, lan aeroangkasa.Nanging, amarga teknologi kasebut saya nyebar, mula digunakake kanggo komponen tujuan akhir.Teknologi manufaktur aditif logam, utamane L-PBF, wis ngidini produksi macem-macem logam kanthi karakteristik lan daya tahan sing cocog kanggo kahanan papan sing ekstrem.Teknologi printing 3D liyane, kayata DED, binder jetting, lan proses ekstrusi, uga digunakake kanggo nggawe komponen aerospace.Ing taun-taun pungkasan, model bisnis anyar wis muncul, karo perusahaan kayata Made in Space lan Relativity Space nggunakake teknologi printing 3D kanggo ngrancang komponen aerospace.
Relativitas Space ngembangaken printer 3D kanggo industri aerospace
Teknologi printing 3D ing aerospace
Saiki kita wis ngenalake, ayo goleki kanthi tliti babagan macem-macem teknologi percetakan 3D sing digunakake ing industri penerbangan.Kaping pisanan, kudu dicathet yen manufaktur aditif logam, utamane L-PBF, sing paling akeh digunakake ing lapangan iki.Proses iki kalebu nggunakake energi laser kanggo nggabungake lapisan bubuk logam kanthi lapisan.Iku utamané cocok kanggo gawé bagean cilik, Komplek, pas, lan selaras.Produsen aerospace uga bisa entuk manfaat saka DED, sing kalebu setor kawat logam utawa bubuk lan utamane digunakake kanggo ndandani, nutupi, utawa ngasilake bagean logam utawa keramik sing disesuaikan.
Ing kontras, binder jetting, sanajan mupangati ing syarat-syarat kacepetan produksi lan biaya murah, ora cocok kanggo prodhuksi dhuwur-kinerja bagean mechanical amarga mbutuhake langkah-langkah penguatan post-processing sing nambah wektu manufaktur saka prodhuk final.Teknologi ekstrusi uga efektif ing lingkungan ruang.Perlu dicathet yen ora kabeh polimer cocok kanggo digunakake ing papan, nanging plastik kinerja dhuwur kayata PEEK bisa ngganti sawetara bagean logam amarga kekuatane.Nanging, proses printing 3D iki isih durung nyebar, nanging bisa dadi aset sing penting kanggo eksplorasi ruang angkasa kanthi nggunakake bahan anyar.
Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) minangka teknologi sing akeh digunakake ing percetakan 3D kanggo aerospace.
Potensi Bahan Spasi
Industri aerospace wis njelajah bahan anyar liwat percetakan 3D, ngusulake alternatif inovatif sing bisa ngganggu pasar.Nalika logam kayata titanium, aluminium, lan paduan nikel-kromium tansah dadi fokus utama, bahan anyar bisa uga nyolong sorotan: regolith bulan.Regolith lunar minangka lapisan bledug sing nutupi rembulan, lan ESA wis nduduhake keuntungan saka nggabungake karo printing 3D.Advenit Makaya, insinyur manufaktur senior ESA, nggambarake regolith rembulan padha karo beton, utamane digawe saka silikon lan unsur kimia liyane kayata wesi, magnesium, aluminium, lan oksigen.ESA wis kerja sama karo Lithoz kanggo ngasilake bagean fungsional cilik kayata sekrup lan gear nggunakake regolith lunar simulasi kanthi sifat sing padha karo bledug rembulan nyata.
Umume proses sing ana ing manufaktur regolith rembulan nggunakake panas, saengga kompatibel karo teknologi kayata SLS lan solusi percetakan ikatan bubuk.ESA uga nggunakake teknologi D-Shape kanthi tujuan ngasilake bagean padhet kanthi nyampur magnesium klorida karo bahan lan gabungke karo magnesium oksida sing ditemokake ing spesimen simulasi.Salah sawijining kaluwihan penting saka materi rembulan iki yaiku resolusi cetak sing luwih apik, supaya bisa ngasilake bagean kanthi presisi paling dhuwur.Fitur iki bisa dadi aset utama kanggo nggedhekake macem-macem aplikasi lan komponen manufaktur kanggo basis lunar ing mangsa ngarep.
Lunar Regolith is Everywhere
Ana uga regolith Mars, sing nuduhake materi subsurface sing ditemokake ing Mars.Saiki, lembaga antariksa internasional ora bisa mbalekake materi iki, nanging iki ora mandhegake para ilmuwan kanggo nliti potensial ing proyek aerospace tartamtu.Peneliti nggunakake spesimen simulasi saka materi iki lan nggabungke karo alloy titanium kanggo gawé alat utawa komponen roket.Asil awal nuduhake yen materi iki bakal menehi kekuatan sing luwih dhuwur lan nglindhungi peralatan saka karat lan karusakan radiasi.Sanajan rong bahan kasebut nduweni sifat sing padha, regolith lunar isih dadi bahan sing paling diuji.Kauntungan liyane yaiku bahan kasebut bisa diprodhuksi ing situs tanpa perlu ngeterake bahan mentah saka Bumi.Kajaba iku, regolith minangka sumber materi sing ora bisa ditemtokake, mbantu nyegah kekurangan.
Aplikasi teknologi cetak 3D ing industri aerospace
Aplikasi teknologi percetakan 3D ing industri aerospace bisa beda-beda gumantung saka proses tartamtu sing digunakake.Contone, campuran amben bubuk laser (L-PBF) bisa digunakake kanggo nggawe bagean jangka pendek sing rumit, kayata sistem alat utawa spare parts.Launcher, wiwitan sing berbasis ing California, nggunakake teknologi percetakan 3D sapir-logam Velo3D kanggo ningkatake mesin roket cair E-2.Proses pabrikan digunakake kanggo nggawe turbin induksi, sing nduweni peran penting kanggo nyepetake lan nyopir LOX (oksigen cair) menyang ruang pembakaran.Turbin lan sensor kasebut saben dicithak nggunakake teknologi cetak 3D lan banjur dirakit.Komponen inovatif iki nyedhiyakake roket kanthi aliran cairan sing luwih gedhe lan dorongan sing luwih gedhe, dadi bagean penting saka mesin
Velo3D nyumbang kanggo nggunakake teknologi PBF ing manufaktur mesin roket Cairan E-2.
Manufaktur aditif nduweni aplikasi sing wiyar, kalebu produksi struktur cilik lan gedhe.Contone, teknologi printing 3D kayata solusi Stargate Relativity Space bisa digunakake kanggo nggawe bagean gedhe kayata tank bahan bakar roket lan bilah baling-baling.Relativitas Space wis mbuktekaken iki liwat sukses produksi Terran 1, roket meh kabeh dicithak 3D, kalebu tank bahan bakar sawetara meter.Diluncurake pisanan ing 23 Maret 2023, nuduhake efisiensi lan linuwih proses manufaktur aditif.
Teknologi printing 3D adhedhasar ekstrusi uga ngidini kanggo produksi bagean nggunakake bahan kinerja dhuwur kayata PEEK.Komponen digawe saka termoplastik iki wis diuji ing angkasa lan diselehake ing rover Rashid minangka bagéan saka misi lunar UAE.Tujuan saka tes iki yaiku kanggo ngevaluasi resistensi PEEK kanggo kondisi rembulan sing ekstrem.Yen kasil, PEEK bisa ngganti bagean logam ing kahanan ngendi bagean logam rusak utawa bahan langka.Kajaba iku, sifat entheng PEEK bisa uga migunani kanggo eksplorasi ruang angkasa.
Teknologi printing 3D bisa digunakake kanggo nggawe macem-macem bagean kanggo industri aerospace.
Kaluwihan saka printing 3D ing industri aerospace
Kauntungan saka printing 3D ing industri aerospace kalebu tampilan pungkasan sing luwih apik dibandhingake karo teknik konstruksi tradisional.Johannes Homa, CEO saka pabrikan printer 3D Austria Lithoz, nyatakake yen "teknologi iki nggawe bagean luwih entheng."Amarga kebebasan ngrancang, produk sing dicithak 3D luwih efisien lan mbutuhake sumber daya sing luwih sithik.Iki nduwe pengaruh positif marang dampak lingkungan produksi bagean.Ruang Relativitas wis nuduhake manawa manufaktur aditif bisa nyuda jumlah komponen sing dibutuhake kanggo nggawe pesawat ruang angkasa.Kanggo roket Terran 1, 100 bagean disimpen.Kajaba iku, teknologi iki nduweni kaluwihan sing signifikan ing kacepetan produksi, kanthi roket rampung kurang saka 60 dina.Ing kontras, nggawe roket nggunakake cara tradisional bisa njupuk sawetara taun.
Babagan manajemen sumber daya, printing 3D bisa nyimpen bahan lan, ing sawetara kasus, malah ngidini kanggo daur ulang sampah.Pungkasan, manufaktur aditif bisa dadi aset penting kanggo nyuda bobot roket.Tujuane kanggo maksimalake panggunaan bahan lokal, kayata regolith, lan minimalake transportasi bahan ing pesawat ruang angkasa.Iki ndadekake iku bisa kanggo nindakake mung printer 3D, kang bisa nggawe kabeh ing situs sawise trip.
Made in Space wis ngirim salah sawijining printer 3D menyang papan kanggo dites.
Watesan printing 3D ing papan
Senajan printing 3D akeh kaluwihan, teknologi isih relatif anyar lan duwe watesan.Advenit Makaya nyatakake, "Salah sawijining masalah utama karo manufaktur aditif ing industri aerospace yaiku kontrol lan validasi proses."Produsen bisa mlebu laboratorium lan nguji kekuatan, linuwih, lan struktur mikro saben bagean sadurunge validasi, proses sing dikenal minangka tes non-destruktif (NDT).Nanging, iki bisa uga mbutuhake wektu lan larang, mula tujuan utama yaiku nyuda kabutuhan tes kasebut.NASA bubar nggawe pusat kanggo ngatasi masalah iki, fokus ing sertifikasi cepet komponen logam sing diprodhuksi dening manufaktur aditif.Pusat kasebut duwe tujuan nggunakake kembar digital kanggo nambah model produk komputer, sing bakal mbantu para insinyur luwih ngerti kinerja lan watesan bagean, kalebu tekanan sing bisa ditindakake sadurunge patah.Kanthi mengkono, pusat ngarep-arep bisa mbantu ningkatake aplikasi printing 3D ing industri aerospace, dadi luwih efektif kanggo saingan karo teknik manufaktur tradisional.
Komponen kasebut wis ngalami linuwih lengkap lan uji kekuatan.
Ing sisih liya, proses verifikasi beda yen manufaktur ditindakake ing papan.Advenit Makaya ESA nerangake, "Ana teknik sing kalebu nganalisa bagean sajrone nyetak."Cara iki mbantu nemtokake produk sing dicithak sing cocok lan sing ora.Kajaba iku, ana sistem koreksi mandhiri kanggo printer 3D sing dituju kanggo ruang angkasa lan dites ing mesin logam.Sistem iki bisa ngenali kesalahan potensial ing proses manufaktur lan kanthi otomatis ngowahi paramèter kanggo mbenerake cacat ing bagean kasebut.Sistem loro iki samesthine kanggo nambah linuwih produk dicithak ing papan.
Kanggo validasi solusi cetak 3D, NASA lan ESA wis netepake standar.Standar kasebut kalebu seri tes kanggo nemtokake linuwih bagean.Dheweke nganggep teknologi fusi amben bubuk lan nganyari kanggo proses liyane.Nanging, akeh pemain utama ing industri bahan, kayata Arkema, BASF, Dupont, lan Sabic, uga nyedhiyakake traceability iki.
Urip ing angkasa?
Kanthi kemajuan teknologi cetak 3D, kita wis ndeleng akeh proyek sukses ing Bumi sing nggunakake teknologi iki kanggo mbangun omah.Iki ndadekake kita kepingin weruh apa proses iki bisa digunakake ing mangsa cedhak utawa adoh kanggo mbangun struktur sing bisa dienggoni ing angkasa.Nalika manggon ing antariksa saiki ora realistis, mbangun omah, utamane ing rembulan, bisa migunani kanggo para astronot ing nglakokake misi antariksa.Tujuan Badan Antariksa Eropa (ESA) yaiku mbangun kubah ing rembulan kanthi nggunakake regolith lunar, sing bisa digunakake kanggo mbangun tembok utawa bata kanggo nglindhungi astronot saka radiasi.Miturut Advenit Makaya saka ESA, regolith rembulan dumadi saka kira-kira 60% logam lan 40% oksigen lan minangka bahan penting kanggo kaslametan astronot amarga bisa nyedhiyakake sumber oksigen tanpa wates yen diekstrak saka materi iki.
NASA wis menehi dana $57.2 yuta kanggo ICON kanggo ngembangake sistem printing 3D kanggo struktur bangunan ing permukaan rembulan lan uga kolaborasi karo perusahaan kanggo nggawe habitat Mars Dune Alpha.Tujuane kanggo nguji kahanan urip ing Mars kanthi nduwe sukarelawan manggon ing habitat sajrone setaun, simulasi kahanan ing Planet Abang.Upaya kasebut nggambarake langkah-langkah kritis kanggo mbangun langsung struktur cetak 3D ing rembulan lan Mars, sing pungkasane bisa mbukak dalan kanggo kolonisasi ruang angkasa manungsa.
Ing mangsa ngarep, omah-omah kasebut bisa urip ing papan.
Wektu kirim: Jun-14-2023