Depi 20yèm syèk la, ras imen an te kaptive ak eksplore espas ak konprann sa ki pi lwen pase Latè.Gwo òganizasyon tankou NASA ak ESA yo te nan forefront nan eksplorasyon espas, ak yon lòt jwè enpòtan nan konkèt sa a se enprime 3D.Avèk kapasite nan pwodwi rapidman pati konplèks nan pri ki ba, teknoloji konsepsyon sa a ap vin de pli zan pli popilè nan konpayi yo.Li fè kreyasyon anpil aplikasyon posib, tankou satelit, kostim espas, ak konpozan fize.An reyalite, dapre SmarTech, valè sou mache a nan manifakti aditif endistri espas prive yo espere rive nan € 2.1 milya dola pa 2026. Sa a poze kesyon an: Ki jan enprime 3D ka ede moun briye nan espas?
Okòmansman, enprime 3D te itilize sitou pou pwototip rapid nan endistri medikal, otomobil ak ayewospasyal.Sepandan, kòm teknoloji a te vin pi gaye toupatou, li ap itilize de pli zan pli pou konpozan final-bi.Teknoloji manifakti aditif metal, patikilyèman L-PBF, te pèmèt pwodiksyon an nan yon varyete de metal ak karakteristik ak rezistans apwopriye pou kondisyon espas ekstrèm.Lòt teknoloji enprime 3D, tankou DED, jetting lyan, ak pwosesis extrusion, yo itilize tou nan fabrike konpozan ayewospasyal.Nan dènye ane yo, nouvo modèl biznis yo te parèt, ak konpayi tankou Made in Space ak Relativity Space ki itilize teknoloji enprime 3D pou konsepsyon konpozan ayewospasyal.
Espas Relativite devlope enprimant 3D pou endistri ayewospasyal
Teknoloji enprime 3D nan ayewospasyal
Kounye a ke nou te prezante yo, ann pran yon gade pi pre nan divès kalite teknoloji enprime 3D yo itilize nan endistri ayewospasyal la.Premyèman, li ta dwe remake ke manifakti aditif metal, espesyalman L-PBF, se pi lajman itilize nan jaden sa a.Pwosesis sa a enplike nan itilize enèji lazè pou fusion metal poud kouch pa kouch.Li se espesyalman apwopriye pou pwodwi ti, konplèks, egzak, ak Customized pati.Manifaktirè ayewospasyal yo ka benefisye tou de DED, ki enplike depoze fil metal oswa poud epi li se sitou itilize pou repare, kouch, oswa pwodwi metal Customized oswa pati seramik.
Kontrèman, jetting lyan, byenke avantaje an tèm de vitès pwodiksyon ak pri ki ba, se pa apwopriye pou pwodwi segondè-pèfòmans pati mekanik paske li mande pou apre-pwosesis ranfòse etap ki ogmante tan an fabrikasyon nan pwodwi final la.Teknoloji extrusion efikas tou nan anviwònman espas.Li ta dwe remake ke se pa tout polymère ki apwopriye pou itilize nan espas, men plastik pèfòmans-wo tankou PEEK ka ranplase kèk pati metal akòz fòs yo.Sepandan, pwosesis enprime 3D sa a toujou pa trè gaye, men li ka vin yon avantaj valab pou eksplorasyon espas lè l sèvi avèk nouvo materyèl.
Lazè Powder Bed Fusion (L-PBF) se yon teknoloji lajman itilize nan enprime 3D pou ayewospasyal.
Potansyèl materyèl espas
Endistri ayewospasyal la te eksplore nouvo materyèl atravè enprime 3D, pwopoze altènativ inovatè ki ka deranje mache a.Pandan ke metal tankou Titàn, aliminyòm, ak alyaj nikèl-kwòm te toujou konsantre prensipal la, yon nouvo materyèl ka byento vòlè dokiman Pwen Enpòtan an: regolith linè.Linè regolit se yon kouch pousyè ki kouvri lalin nan, ak ESA te demontre benefis ki genyen nan konbine li ak enprime 3D.Advenit Makaya, yon enjenyè manifakti ansyen nan ESA, dekri regolit linè kòm menm jan ak konkrè, sitou ki fèt ak Silisyòm ak lòt eleman chimik tankou fè, mayezyòm, aliminyòm, ak oksijèn.ESA te fè patenarya ak Lithoz pou pwodwi ti pati fonksyonèl tankou vis ak angrenaj lè l sèvi avèk simulation regolit linè ak pwopriyete ki sanble ak pousyè lalin reyèl.
Pifò nan pwosesis ki enplike nan fabrikasyon regolit linè itilize chalè, fè li konpatib ak teknoloji tankou SLS ak solisyon enprime lyezon poud.ESA ap itilize tou teknoloji D-Shape ak objektif pou pwodui pati solid lè li melanje klori mayezyòm ak materyèl epi konbine li ak oksid mayezyòm yo jwenn nan echantiyon an simulation.Youn nan avantaj enpòtan ki genyen nan materyèl lalin sa a se rezolisyon enprime pi rafine li yo, ki pèmèt li pwodwi pati ak presizyon ki pi wo.Karakteristik sa a ta ka vin avantaj prensipal la nan elaji seri aplikasyon ak konpozan fabrikasyon pou baz linè nan lavni.
Regolith Linè se tout kote
Genyen tou regolit Marsyen, ki refere a materyèl anba sifas yo te jwenn sou Mas.Kounye a, ajans espas entènasyonal yo pa ka refè materyèl sa a, men sa pa anpeche syantis yo fè rechèch sou potansyèl li nan sèten pwojè ayewospasyal.Chèchè yo ap itilize echantiyon simulation nan materyèl sa a epi yo konbine li ak alyaj Titàn yo pwodwi zouti oswa konpozan fize.Premye rezilta yo endike ke materyèl sa a pral bay pi gwo fòs ak pwoteje ekipman kont rouye ak domaj radyasyon.Malgre ke de materyèl sa yo gen pwopriyete menm jan an, regolith linè se toujou materyèl ki pi teste.Yon lòt avantaj se ke materyèl sa yo ka fabrike sou plas san yo pa bezwen transpòte matyè premyè soti nan Latè.Anplis de sa, regolit se yon sous materyèl inépuizabl, ede anpeche rate.
Aplikasyon yo nan teknoloji enprime 3D nan endistri ayewospasyal
Aplikasyon yo nan teknoloji enprime 3D nan endistri ayewospasyal la ka varye selon pwosesis espesifik yo itilize.Pou egzanp, fizyon kabann poud lazè (L-PBF) ka itilize pou fabrike pati konplike kout tèm, tankou sistèm zouti oswa pyès rezèv espas.Launcher, yon demaraj ki baze nan Kalifòni, te itilize teknoloji enprime 3D safi-metal Velo3D pou amelyore motè fize likid E-2 li yo.Pwosesis manifakti a te itilize pou kreye turbine endiksyon an, ki jwe yon wòl enpòtan nan akselere ak kondwi LOX (oksijèn likid) nan chanm konbisyon an.Yo chak te enprime turbin ak Capteur lè l sèvi avèk teknoloji enprime 3D ak Lè sa a, reyini.Eleman inovatè sa a bay fize a ak pi gwo koule likid ak pi gwo pouse, fè li yon pati esansyèl nan motè a
Velo3D kontribye nan itilizasyon teknoloji PBF nan fabrikasyon motè fize likid E-2.
Manifakti aditif gen aplikasyon laj, ki gen ladan pwodiksyon ti ak gwo estrikti.Pou egzanp, teknoloji enprime 3D tankou solisyon Stargate Espas Relativite a ka itilize pou fabrike gwo pati tankou tank gaz fize ak lam elis.Relativite Espas te pwouve sa atravè siksè pwodiksyon Terran 1 a, yon fize prèske antyèman enprime 3D, ki gen ladan yon tank gaz plizyè mèt longè.Premye lansman li te 23 mas 2023, te demontre efikasite ak fyab nan pwosesis fabrikasyon aditif.
Teknoloji enprime 3D ki baze sou ekstrisyon pèmèt tou pwodiksyon pati lè l sèvi avèk materyèl pèfòmans-wo tankou PEEK.Konpozan ki fèt ak tèrmoplastik sa a te deja teste nan espas epi yo te mete sou rover Rashid la kòm yon pati nan misyon linè UAE la.Objektif tès sa a se te evalye rezistans PEEK nan kondisyon ekstrèm linè.Si gen siksè, PEEK ka anmezi pou ranplase pati metal yo nan sitiyasyon kote pati metal yo kraze oswa materyèl yo ra.Anplis de sa, pwopriyete ki lejè PEEK yo ka gen valè nan eksplorasyon espas.
Teknoloji enprime 3D ka itilize pou fabrike yon varyete pati pou endistri ayewospasyal la.
Avantaj nan enprime 3D nan endistri ayewospasyal la
Avantaj nan enprime 3D nan endistri ayewospasyal la gen ladan amelyore aparans final pati yo konpare ak teknik konstriksyon tradisyonèl yo.Johannes Homa, CEO nan manifakti enprimant Ostralyen 3D Lithoz, te deklare ke "teknoloji sa a fè pati pi lejè."Akòz libète konsepsyon, pwodwi enprime 3D yo pi efikas epi yo mande mwens resous.Sa a gen yon enpak pozitif sou enpak anviwònman an nan pwodiksyon pati.Relativite Espas te demontre ke fabrikasyon aditif ka siyifikativman redwi kantite eleman ki nesesè pou fabrike veso espasyèl.Pou fize Terran 1, 100 pati yo te sove.Anplis de sa, teknoloji sa a gen avantaj enpòtan nan vitès pwodiksyon an, ak fize a te konplete nan mwens pase 60 jou.Kontrèman, fabrike yon fize lè l sèvi avèk metòd tradisyonèl yo ka pran plizyè ane.
Konsènan jesyon resous, enprime 3D ka sove materyèl epi, nan kèk ka, menm pèmèt resiklaj dechè.Finalman, fabrikasyon aditif ka vin yon avantaj valab pou diminye pwa dekolaj misil yo.Objektif la se maksimize itilizasyon materyèl lokal yo, tankou regolit, epi minimize transpò materyèl nan veso espasyèl.Sa fè li posib pou pote sèlman yon enprimant 3D, ki ka kreye tout bagay sou plas apre vwayaj la.
Made in Space te deja voye youn nan enprimant 3D yo nan espas pou fè tès.
Limit nan enprime 3D nan espas
Malgre ke enprime 3D gen anpil avantaj, teknoloji a toujou relativman nouvo e li gen limit.Advenit Makaya te deklare, "Youn nan pwoblèm prensipal yo ak fabrikasyon aditif nan endistri ayewospasyal la se kontwòl pwosesis ak validation."Manifakti yo ka antre nan laboratwa a epi teste fòs chak pati, fyab, ak mikrostruktur anvan validation, yon pwosesis ke yo rekonèt kòm tès ki pa destriktif (NDT).Sepandan, sa a ka tou de tan konsome ak chè, kidonk objektif final la se diminye bezwen an pou tès sa yo.Dènyèman, NASA te etabli yon sant pou adrese pwoblèm sa a, ki konsantre sou sètifikasyon rapid konpozan metal ki fabrike pa fabrikasyon aditif.Sant la gen pou objaktif pou sèvi ak jimo dijital pou amelyore modèl òdinatè pwodwi yo, ki pral ede enjenyè yo pi byen konprann pèfòmans ak limit pati yo, ki gen ladan konbyen presyon yo ka kenbe tèt ak anvan ka zo kase.Lè yo fè sa, sant la espere ede ankouraje aplikasyon an nan enprime 3D nan endistri ayewospasyal, fè li pi efikas nan konpetisyon ak teknik fabrikasyon tradisyonèl yo.
Eleman sa yo te sibi konplè fyab ak tès fòs.
Nan lòt men an, pwosesis verifikasyon an diferan si manifakti fèt nan espas.Advenit Makaya ESA a eksplike, "Genyen yon teknik ki enplike analize pati yo pandan enprime."Metòd sa a ede detèmine ki pwodwi enprime ki apwopriye ak ki pa.Anplis de sa, gen yon sistèm koreksyon pwòp tèt ou pou enprimant 3D ki gen entansyon pou espas epi yo te teste sou machin metal.Sistèm sa a ka idantifye erè potansyèl nan pwosesis fabrikasyon an epi otomatikman modifye paramèt li yo pou korije nenpòt defo nan pati a.De sistèm sa yo espere amelyore fyab nan pwodwi enprime nan espas.
Pou valide solisyon enprime 3D, NASA ak ESA te etabli estanda.Estanda sa yo enkli yon seri tès pou detèmine fyab pati yo.Yo konsidere teknoloji fizyon kabann poud epi yo mete ajou yo pou lòt pwosesis.Sepandan, anpil gwo jwè nan endistri materyèl yo, tankou Arkema, BASF, Dupont, ak Sabic, tou bay trasabilite sa a.
K ap viv nan espas?
Avèk avansman teknoloji enprime 3D, nou te wè anpil pwojè siksè sou Latè ki sèvi ak teknoloji sa a pou konstwi kay.Sa fè nou mande si pwosesis sa a ta ka itilize nan fiti prè oswa byen lwen pou konstwi estrikti ki abite nan espas.Pandan ke k ap viv nan espas kounye a se ireyèl, bati kay, patikilyèman sou lalin lan, ka benefisye pou astwonòt nan egzekite misyon espas.Objektif Ajans Espas Ewopeyen an (ESA) se bati bòl sou lalin lan lè l sèvi avèk regolit linè, ki ka itilize pou konstwi mi oswa brik pou pwoteje astwonòt kont radyasyon.Dapre Advenit Makaya ki soti nan ESA, regolit linè konpoze de apeprè 60% metal ak 40% oksijèn e li se yon materyèl esansyèl pou siviv astwonòt paske li ka bay yon sous oksijèn kontinuèl si li ekstrè nan materyèl sa a.
NASA te bay ICON yon sibvansyon $57.2 milyon dola pou devlope yon sistèm enprime 3D pou bati estrikti sou sifas linè a epi li kolabore tou ak konpayi an pou kreye yon abita Mas Dune Alpha.Objektif la se teste kondisyon lavi sou Mas lè w fè volontè k ap viv nan yon abita pou yon ane, similye kondisyon sou Planèt Wouj la.Efò sa yo reprezante etap enpòtan nan direksyon pou konstwi dirèkteman estrikti enprime 3D sou lalin lan ak Mas, ki ta ka evantyèlman ale wout la pou kolonizasyon espas imen.
Nan tan kap vini an byen lwen, kay sa yo ta ka pèmèt lavi yo siviv nan espas.
Tan pòs: Jun-14-2023