Ón 20ú haois i leith, tá an cine daonna faoi dhraíocht ag iniúchadh spáis agus ag tuiscint cad atá taobh amuigh den Domhan.Bhí eagraíochtaí móra ar nós NASA agus ESA ar thús cadhnaíochta maidir le taiscéalaíocht spáis, agus imreoir tábhachtach eile sa choncas seo is ea priontáil 3D.Leis an gcumas páirteanna casta a tháirgeadh go tapa ar chostas íseal, tá an teicneolaíocht dearadh seo ag éirí níos coitianta i gcuideachtaí.Is féidir go leor feidhmchlár a chruthú, mar shampla satailítí, culaith spáis agus comhpháirteanna roicéad.Déanta na fírinne, dar le SmarTech, meastar go sroichfidh luach margaidh déantúsaíocht breiseán an tionscail spáis phríobháidigh €2.1 billiún faoi 2026. Ardaíonn sé seo an cheist: Conas is féidir le priontáil 3D cabhrú le daoine barr feabhais a chur ar an spás?
Ar dtús, baineadh úsáid as priontáil 3D go príomha le haghaidh fréamhshamhlú tapa sna tionscail leighis, feithicleach agus aeraspáis.Mar sin féin, de réir mar a tháinig an teicneolaíocht níos forleithne, tá sé á úsáid níos mó le haghaidh comhpháirteanna críche deiridh.Cheadaigh teicneolaíocht déantúsaíochta breiseáin miotail, go háirithe L-PBF, éagsúlacht mhiotail a tháirgeadh le tréithe agus marthanacht atá oiriúnach do choinníollacha spáis foircneacha.Úsáidtear teicneolaíochtaí priontála 3D eile, mar shampla DED, jetting ceanglóra, agus próiseas easbhrúite, freisin i ndéanamh comhpháirteanna aeraspáis.Le blianta beaga anuas, tá samhlacha gnó nua tagtha chun cinn, le cuideachtaí ar nós Made in Space and Relativity Space ag baint úsáide as teicneolaíocht priontála 3D chun comhpháirteanna aeraspáis a dhearadh.
Relativity Space ag forbairt printéir 3D don tionscal aeraspáis
Teicneolaíocht priontála 3d san aeraspáis
Anois go bhfuil siad tugtha isteach againn, déanaimis breathnú níos dlúithe ar na teicneolaíochtaí priontála 3D éagsúla a úsáidtear sa tionscal aeraspáis.Ar dtús, ba chóir a thabhairt faoi deara gurb é déantúsaíocht breiseán miotail, go háirithe L-PBF, an ceann is mó a úsáidtear sa réimse seo.Baineann an próiseas seo le fuinneamh léasair a úsáid chun ciseal púdar miotail a chomhleá de réir ciseal.Tá sé oiriúnach go háirithe chun páirteanna beaga, casta, beacht agus saincheaptha a tháirgeadh.Is féidir le monaróirí aeraspáis leas a bhaint as DED freisin, rud a bhaineann le sreang miotail nó púdar a thaisceadh agus a úsáidtear go príomha le haghaidh páirteanna miotail nó ceirmeacha saincheaptha a dheisiú, a sciath nó a tháirgeadh.
I gcodarsnacht leis sin, níl scairdeadh ceanglóra, cé go bhfuil sé buntáisteach i dtéarmaí luas táirgthe agus ísealchostas, oiriúnach chun páirteanna meicniúla ardfheidhmíochta a tháirgeadh toisc go n-éilíonn sé céimeanna neartú iar-phróiseála a mhéadaíonn am déantúsaíochta an táirge deiridh.Tá teicneolaíocht easbhrúite éifeachtach sa timpeallacht spáis freisin.Ba chóir a thabhairt faoi deara nach bhfuil gach polaiméir oiriúnach le húsáid sa spás, ach is féidir le plaistigh ardfheidhmíochta mar PEEK roinnt páirteanna miotail a athsholáthar mar gheall ar a neart.Mar sin féin, níl an próiseas priontála 3D seo fós an-fhorleathan, ach d'fhéadfadh sé a bheith ina shócmhainn luachmhar le haghaidh taiscéalaíochta spáis trí úsáid a bhaint as ábhair nua.
Is teicneolaíocht a úsáidtear go forleathan é Comhleá Leaba Púdar Laser (L-PBF) i bpriontáil 3D le haghaidh aeraspáis.
Acmhainneacht Ábhair Spáis
Tá an tionscal aeraspáis ag iniúchadh ábhair nua trí phriontáil 3D, ag moladh roghanna eile nuálacha a d'fhéadfadh cur isteach ar an margadh.Cé go raibh miotail cosúil le tíotáiniam, alúmanam, agus cóimhiotail nicil-cróimiam mar phríomhfhócas i gcónaí, d'fhéadfadh ábhar nua an spotsolas a ghoid go luath: regolith gealaí.Is sraith deannaigh é regolith gealaí a chlúdaíonn an ghealach, agus léirigh ESA na buntáistí a bhaineann leis a chomhcheangal le priontáil 3D.Déanann Advenit Makaya, innealtóir déantúsaíochta sinsearach de chuid ESA, cur síos ar regolith gealaí mar rud atá cosúil le coincréit, comhdhéanta go príomha de sileacain agus d'eilimintí ceimiceacha eile mar iarann, maignéisiam, alúmanam agus ocsaigin.Tá ESA i gcomhpháirtíocht le Lithoz chun páirteanna beaga feidhmiúla a tháirgeadh mar scriúnna agus giaranna ag baint úsáide as regolith gealaí insamhlaithe a bhfuil airíonna cosúil le deannach gealaí fíor.
Úsáideann an chuid is mó de na próisis a bhaineann le déantúsaíocht regolith gealaí teas, rud a fhágann go bhfuil sé ag luí le teicneolaíochtaí mar SLS agus réitigh priontála nascáil púdair.Tá ESA ag baint úsáide as teicneolaíocht D-Shape freisin leis an sprioc páirteanna soladacha a tháirgeadh trí chlóiríd mhaignéisiam a mheascadh le hábhair agus é a chomhcheangal le ocsaíd mhaignéisiam a fhaightear san eiseamal insamhlaithe.Ceann de na buntáistí suntasacha a bhaineann leis an ábhar gealaí seo ná a réiteach priontála níos míne, a chuireann ar a chumas páirteanna a tháirgeadh leis an cruinneas is airde.D’fhéadfadh an ghné seo a bheith mar phríomhshócmhainn chun an raon feidhmchlár agus comhpháirteanna déantúsaíochta a leathnú do bhunáiteanna gealaí amach anseo.
Tá Lunar Regolith i ngach áit
Tá regolith Martian ann freisin, a thagraíonn d'ábhar faoi dhromchla a fuarthas ar Mars.Faoi láthair, ní féidir le gníomhaireachtaí idirnáisiúnta spáis an t-ábhar seo a aisghabháil, ach níor chuir sé seo bac ar eolaithe taighde a dhéanamh ar a acmhainn i dtionscadail aeraspáis áirithe.Tá taighdeoirí ag baint úsáide as eiseamail insamhlaithe den ábhar seo agus tá siad á gcomhcheangal le cóimhiotal tíotáiniam chun uirlisí nó comhpháirteanna roicéad a tháirgeadh.Léiríonn torthaí tosaigh go soláthróidh an t-ábhar seo neart níos airde agus go gcosnóidh sé trealamh ó mheirge agus damáiste radaíochta.Cé go bhfuil airíonna comhchosúla ag an dá ábhar seo, is é regolith gealaí an t-ábhar is mó a ndearnadh tástáil air fós.Buntáiste eile is ea gur féidir na hábhair seo a mhonarú ar an láthair gan gá le hamhábhair a iompar ón Domhan.Ina theannta sin, is foinse ábhartha neamhexhaustible é regolith, ag cabhrú le ganntanas a chosc.
Feidhmchláir teicneolaíochta priontála 3D sa tionscal aeraspáis
Féadfaidh iarratais na teicneolaíochta priontála 3D sa tionscal aeraspáis a bheith éagsúil ag brath ar an bpróiseas sonrach a úsáidtear.Mar shampla, is féidir comhleá leaba púdar léasair (L-PBF) a úsáid chun páirteanna gearrthéarmacha casta a mhonarú, mar shampla córais uirlisí nó páirteanna spártha spáis.Bhain Launcher, gnólacht tosaithe atá bunaithe i California, úsáid as teicneolaíocht priontála 3D sapphire-miotail Velo3D chun a inneall roicéad leachtach E-2 a fheabhsú.Baineadh úsáid as próiseas an mhonaróra chun an tuirbín ionduchtaithe a chruthú, a bhfuil ról ríthábhachtach aige maidir le LOX (ocsaigin leachtach) a luathú agus a thiomáint isteach sa seomra dócháin.Cuireadh an tuirbín agus an braiteoir i gcló ag baint úsáide as teicneolaíocht priontála 3D agus ansin cuireadh le chéile iad.Soláthraíonn an chomhpháirt nuálaíoch seo sreabhadh sreabhach níos mó agus sá níos mó don roicéad, rud a fhágann gur cuid riachtanach den inneall é
Chuidigh Velo3D le húsáid na teicneolaíochta PBF i ndéantúsaíocht inneall roicéad leachtach E-2.
Tá iarratais leathan ag déantúsaíocht bhreiseáin, lena n-áirítear struchtúir bheaga agus mhóra a tháirgeadh.Mar shampla, is féidir teicneolaíochtaí priontála 3D cosúil le réiteach Stargate Relativity Space a úsáid chun páirteanna móra a mhonarú mar umair breosla roicéad agus lanna lián.Tá sé seo cruthaithe ag Relativity Space trí tháirgeadh rathúil an Terran 1, roicéad priontáilte 3D beagnach go hiomlán, lena n-áirítear umar breosla cúpla méadar ar fad.Léirigh a chéad seoladh an 23 Márta, 2023, éifeachtacht agus iontaofacht na bpróiseas monaraíochta breiseán.
Ceadaíonn teicneolaíocht priontála 3D atá bunaithe ar easbhrúite freisin páirteanna a tháirgeadh ag baint úsáide as ábhair ardfheidhmíochta mar PEEK.Tá comhpháirteanna déanta den teirmeaplaisteach seo tástáladh cheana féin sa spás agus cuireadh ar an rover Rashid iad mar chuid de mhisean gealaí UAE.Ba é cuspóir na tástála seo friotaíocht PEEK i gcoinne coinníollacha gealaí foircneacha a mheas.Má éiríonn leis, d’fhéadfadh go mbeadh PEEK in ann páirteanna miotail a athsholáthar i gcásanna ina mbristear páirteanna miotail nó ina bhfuil ábhair gann.Ina theannta sin, féadfaidh airíonna éadroma PEEK a bheith luachmhar i dtaiscéalaíocht spáis.
Is féidir teicneolaíocht priontála 3D a úsáid chun páirteanna éagsúla a mhonarú don tionscal aeraspáis.
Buntáistí a bhaineann le priontáil 3D sa tionscal aeraspáis
I measc na buntáistí a bhaineann le priontáil 3D sa tionscal aeraspáis tá cuma deiridh feabhsaithe páirteanna i gcomparáid le teicnící tógála traidisiúnta.Dúirt Johannes Homa, POF monaróir printéir 3D na hOstaire Lithoz, "go ndéanann an teicneolaíocht seo páirteanna níos éadroime."Mar gheall ar shaoirse dearadh, tá táirgí clóite 3D níos éifeachtaí agus éilíonn siad níos lú acmhainní.Tá tionchar dearfach aige seo ar an tionchar comhshaoil a bhaineann le páirt-tháirgeadh.Tá sé léirithe ag Relativity Space gur féidir le déantúsaíocht bhreiseáin líon na gcomhpháirteanna a theastaíonn chun spásárthaí a mhonarú a laghdú go suntasach.Le haghaidh roicéad Terran 1, sábháladh 100 cuid.Ina theannta sin, tá buntáistí suntasacha ag an teicneolaíocht seo i luas táirgthe, agus an roicéad á chríochnú i níos lú ná 60 lá.I gcodarsnacht leis sin, d’fhéadfadh roinnt blianta a bheith i gceist le roicéad a mhonarú ag baint úsáide as modhanna traidisiúnta.
Maidir le bainistíocht acmhainní, is féidir le priontáil 3D ábhair a shábháil agus, i gcásanna áirithe, fiú athchúrsáil dramhaíola a cheadú.Ar deireadh, féadfaidh déantúsaíocht breiseán a bheith ina sócmhainn luachmhar chun meáchan éirí de thalamh na roicéid a laghdú.Is é an sprioc úsáid na n-ábhar áitiúil a uasmhéadú, mar shampla regolith, agus iompar ábhar laistigh den spásárthaí a íoslaghdú.Fágann sé seo gur féidir ach printéir 3D a iompar, ar féidir leis gach rud a chruthú ar an láthair tar éis an turais.
Tá ceann dá gcuid printéirí 3D curtha chuig an spás cheana féin ag Made in Space le haghaidh tástála.
Teorainneacha le priontáil 3D sa spás
Cé go bhfuil go leor buntáistí ag priontáil 3D, tá an teicneolaíocht fós sách nua agus tá teorainneacha ann.Dúirt Advenit Makaya, "Is é ceann de na príomhfhadhbanna a bhaineann le déantúsaíocht bhreiseáin sa tionscal aeraspáis ná rialú próisis agus bailíochtú."Is féidir le monaróirí dul isteach sa saotharlann agus neart, iontaofacht agus microstructure gach cuid a thástáil roimh bhailíochtú, próiseas ar a dtugtar tástáil neamh-millteach (NDT).Mar sin féin, féadfaidh sé seo a bheith am-íditheach agus costasach, mar sin is é an sprioc deiridh ná an gá leis na tástálacha seo a laghdú.Bhunaigh NASA ionad le déanaí chun aghaidh a thabhairt ar an tsaincheist seo, dírithe ar dheimhniú tapa comhpháirteanna miotail a mhonaraítear le déantúsaíocht breiseán.Tá sé mar aidhm ag an ionad cúpla digiteach a úsáid chun samhlacha ríomhaire táirgí a fheabhsú, rud a chabhróidh le hinnealtóirí tuiscint níos fearr a fháil ar fheidhmíocht agus ar theorainneacha páirteanna, lena n-áirítear an méid brú is féidir leo a sheasamh roimh bhriseadh.Tríd an méid sin a dhéanamh, tá súil ag an ionad cuidiú le cur i bhfeidhm priontála 3D sa tionscal aeraspáis a chur chun cinn, rud a fhágann go mbeidh sé níos éifeachtaí in iomaíocht le teicnící déantúsaíochta traidisiúnta.
Rinneadh tástáil chuimsitheach iontaofachta agus neart ar na comhpháirteanna seo.
Ar an láimh eile, tá an próiseas fíoraithe difriúil má dhéantar déantúsaíocht sa spás.Míníonn Advenit Makaya de chuid ESA, "Tá teicníc ann a bhaineann le hanailís a dhéanamh ar na codanna le linn priontála."Cuidíonn an modh seo chun a chinneadh cé na táirgí clóite atá oiriúnach agus nach bhfuil.Ina theannta sin, tá córas féincheartúcháin ann le haghaidh printéirí 3D atá beartaithe don spás agus tá sé á thástáil ar mheaisíní miotail.Is féidir leis an gcóras seo earráidí féideartha sa phróiseas déantúsaíochta a aithint agus a pharaiméadair a mhodhnú go huathoibríoch chun aon lochtanna sa chuid a cheartú.Táthar ag súil go bhfeabhsóidh an dá chóras seo iontaofacht na dtáirgí clóite sa spás.
Chun réitigh priontála 3D a bhailíochtú, tá caighdeáin bunaithe ag NASA agus ESA.Áirítear leis na caighdeáin seo sraith tástálacha chun iontaofacht páirteanna a chinneadh.Measann siad teicneolaíocht comhleá leaba púdar agus tá siad á nuashonrú le haghaidh próisis eile.Mar sin féin, cuireann go leor imreoirí móra sa tionscal ábhar, mar Arkema, BASF, Dupont, agus Sabic, an inrianaitheacht seo ar fáil freisin.
Ag maireachtáil sa spás?
Le dul chun cinn na teicneolaíochta priontála 3D, tá go leor tionscadal rathúla feicthe againn ar an Domhan a úsáideann an teicneolaíocht seo chun tithe a thógáil.Cuireann sé seo iontas orainn an bhféadfaí an próiseas seo a úsáid go luath nó i bhfad i gcéin chun struchtúir ináitrithe a thógáil sa spás.Cé go bhfuil cónaí sa spás neamhréadúil faoi láthair, d'fhéadfadh tógáil tithe, go háirithe ar an ngealach, a bheith tairbheach do spásairí agus iad ag déanamh misin spáis.Is é an sprioc atá ag Gníomhaireacht Spáis na hEorpa (ESA) ná cruinneacháin a thógáil ar an ngealach ag úsáid regolith gealaí, ar féidir a úsáid chun ballaí nó brící a thógáil chun spásairí a chosaint ón radaíocht.De réir Advenit Makaya ó ESA, tá regolith gealaí comhdhéanta de thart ar 60% miotail agus 40% ocsaigine agus is ábhar riachtanach é do mharthanas spásaire toisc go bhféadfadh sé foinse ocsaigine gan teorainn a sholáthar má bhaintear as an ábhar seo é.
Tá deontas $57.2 milliún bronnta ag NASA ar ICON chun córas priontála 3D a fhorbairt chun struchtúir a thógáil ar dhromchla na gealaí agus tá sé ag comhoibriú freisin leis an gcuideachta chun gnáthóg Mars Dunne Alpha a chruthú.Is é an sprioc coinníollacha maireachtála ar Mars a thástáil trí oibrithe deonacha a bheith ag maireachtáil i ngnáthóg ar feadh bliana, ag ionsamhladh coinníollacha ar an bPláinéad Dearg.Léiríonn na hiarrachtaí seo céimeanna ríthábhachtacha i dtreo struchtúir chlóite 3D a thógáil go díreach ar an ngealach agus ar Mhars, rud a d'fhéadfadh an bealach a réiteach do choilíniú spás daonna.
Sa todhchaí i bhfad i gcéin, d'fhéadfadh na tithe seo a chumasú don saol maireachtáil sa spás.
Am postála: Meitheamh-14-2023