Аз асри 20 инҷониб насли башар ба омӯхтани кайҳон ва фаҳмидани он чизе, ки берун аз Замин ҷойгир аст, шавқманд буд.Созмонҳои бузурге ба мисли NASA ва ESA дар пешорӯи иктишофи кайҳон будаанд ва боз як бозигари муҳим дар ин фатҳ чопи 3D мебошад.Бо қобилияти зуд истеҳсол кардани қисмҳои мураккаб бо арзиши кам, ин технологияи тарҳрезӣ дар ширкатҳо бештар маъмул мегардад.Он эҷоди бисёр замимаҳо, аз қабили моҳвораҳо, скафандрҳо ва ҷузъҳои ракетаро имконпазир мегардонад.Дарвоқеъ, тибқи маълумоти SmarTech, интизор меравад, ки арзиши бозории истеҳсоли иловагии саноати кайҳонӣ то соли 2026 ба 2,1 миллиард евро мерасад. Ин саволро ба миён меорад: Чӣ тавр чопи 3D метавонад ба одамон дар фазо бартарӣ диҳад?
Дар аввал, чопи 3D асосан барои прототипсозии босуръат дар соҳаи тиб, мошинсозӣ ва аэрокосмос истифода мешуд.Аммо, вақте ки технология васеътар шудааст, он барои ҷузъҳои таъиноти ниҳоӣ бештар истифода мешавад.Технологияи истеҳсоли иловаҳои металлӣ, махсусан L-PBF, имкон дод, ки металлҳои гуногун бо хусусиятҳо ва устувории барои шароити фавқулоддаи кайҳонӣ мувофиқ бошанд.Технологияҳои дигари чопи 3D, аз қабили DED, ҷӯйборкунӣ ва раванди экструзия, инчунин дар истеҳсоли ҷузъҳои аэрокосмосӣ истифода мешаванд.Дар солҳои охир, моделҳои нави тиҷорӣ пайдо шуданд, ки ширкатҳое ба монанди Made in Space ва Relativity Space барои тарҳрезии ҷузъҳои кайҳонӣ аз технологияи чопи 3D истифода мекунанд.
Relativity Space чопгари 3D-ро барои саноати кайҳонӣ таҳия мекунад
Технологияи чопи 3D дар кайҳон
Ҳоло, ки мо онҳоро муаррифӣ кардем, биёед ба технологияҳои гуногуни чопи 3D, ки дар саноати кайҳонӣ истифода мешаванд, муфассалтар дида бароем.Аввалан, бояд қайд кард, ки истеҳсоли иловаҳои металлӣ, махсусан L-PBF, дар ин соҳа васеъ истифода мешавад.Ин раванд истифодаи энергияи лазериро барои омехта кардани қабати хокаи металлӣ ба қабат дарбар мегирад.Он махсусан барои истеҳсоли қисмҳои хурд, мураккаб, дақиқ ва фармоишӣ мувофиқ аст.Истеҳсолкунандагони аэрокосмос инчунин метавонанд аз DED баҳра баранд, ки гузоштани сим ё хокаи металлиро дар бар мегирад ва асосан барои таъмир, рӯйпӯш кардан ё истеҳсоли қисмҳои фармоишии металлӣ ё сафолӣ истифода мешавад.
Баръакси ин, ҷараёнҳои пайвандкунанда, гарчанде ки аз ҷиҳати суръати истеҳсолот ва арзиши кам муфид аст, барои истеҳсоли қисмҳои механикии баландсифат мувофиқ нест, зеро он қадамҳои таҳкими пас аз коркардро талаб мекунад, ки вақти истеҳсоли маҳсулоти ниҳоиро зиёд мекунад.Технологияи экструзия дар муҳити кайҳонӣ низ самаранок аст.Бояд гуфт, ки на хамаи полимерхо барои истифода дар фазо мувофиканд, вале пластмассахои сермахсул, ба монанди PEEK, аз сабаби мустахкамии худ баъзе кисмхои металлиро иваз карда метавонанд.Бо вуҷуди ин, ин раванди чопи 3D ҳанӯз чандон паҳн нашудааст, аммо он метавонад бо истифода аз маводи нав як дороии арзишманд барои омӯзиши кайҳон гардад.
Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) як технологияи васеъ истифодашаванда дар чопи 3D барои кайҳон аст.
Потенсиали маводҳои кайҳонӣ
Саноати кайҳонӣ маводи навро тавассути чопи 3D омӯхта, алтернативаҳои инноватсионӣ пешниҳод мекунад, ки метавонанд бозорро халалдор кунанд.Дар ҳоле ки металлҳо ба монанди титан, алюминий ва хӯлаҳои никел-хром ҳамеша таваҷҷӯҳи асосӣ буданд, маводи нав метавонад ба зудӣ диққати диққатро дуздад: реголити моҳ.Реголити моҳӣ як қабати ғуборест, ки Моҳро фаро мегирад ва ESA бартариҳои якҷоя кардани онро бо чопи 3D нишон додааст.Адвенит Макая, муҳандиси калони истеҳсолии ESA, реголитҳои моҳро ба бетон монанд тавсиф мекунад, ки асосан аз кремний ва дигар унсурҳои кимиёвӣ, ба монанди оҳан, магний, алюминий ва оксиген иборат аст.ESA бо Lithoz барои истеҳсоли қисмҳои хурди функсионалӣ, аз қабили винтҳо ва фишангҳо бо истифода аз реголитҳои тақлидшудаи моҳӣ бо хосиятҳои шабеҳи хоки воқеии моҳ ҳамкорӣ кардааст.
Аксари равандҳое, ки дар истеҳсоли реголитҳои моҳӣ алоқаманданд, гармиро истифода мебаранд, ки онро бо технологияҳо ба монанди SLS ва маҳлулҳои чопии пайвасткунаки хока мувофиқ мекунанд.ESA инчунин технологияи D-Shape-ро бо мақсади истеҳсоли қисмҳои сахт тавассути омехта кардани хлориди магний бо маводҳо ва омезиши он бо оксиди магний, ки дар намунаи симулятсия мавҷуд аст, истифода мебарад.Яке аз бартариҳои назарраси ин маводи моҳвора ин ҳалли дақиқи чопи он мебошад, ки ба он имкон медиҳад, ки қисмҳоро бо дақиқии баландтарин тавлид кунад.Ин хусусият метавонад дороии асосӣ дар васеъ кардани доираи барномаҳо ва ҷузъҳои истеҳсолӣ барои пойгоҳҳои ояндаи моҳӣ гардад.
Реголити моҳӣ дар ҳама ҷо аст
Инчунин реголити Марсиан мавҷуд аст, ки ба маводи зеризаминии дар Миррих ёфтшуда ишора мекунад.Дар айни замон агентиҳои байналмилалии кайҳонӣ наметавонанд ин маводро барқарор кунанд, аммо ин олимонро аз таҳқиқи потенсиали он дар баъзе лоиҳаҳои кайҳонӣ бозмедорад.Тадқиқотчиён аз намунаҳои тақлидшудаи ин мавод истифода мебаранд ва онро бо хӯлаи титан барои тавлиди асбобҳо ё ҷузъҳои мушак муттаҳид мекунанд.Натиҷаҳои аввалия нишон медиҳанд, ки ин мавод қувваи баландтар медиҳад ва таҷҳизотро аз зангзанӣ ва осеби радиатсионӣ муҳофизат мекунад.Гарчанде ки ин ду мавод дорои хосиятҳои якхела мебошанд, реголитҳои моҳӣ ҳанӯз ҳам маводи аз ҳама санҷидашуда мебошанд.Бартарии дигар дар он аст, ки ин масолехро бе зарурати аз Замин кашондани ашьёи хом дар худи махал истехсол кардан мумкин аст.Илова бар ин, реголит манбаи моддии адонашаванда буда, барои пешгирии камобӣ кӯмак мекунад.
Татбиқи технологияи чопи 3D дар саноати кайҳонӣ
Барномаҳои технологияи чопи 3D дар соҳаи аэрокосмосӣ вобаста ба раванди мушаххаси истифодашуда метавонанд фарқ кунанд.Масалан, синтези хокаи лазерии кат (L-PBF) метавонад барои истеҳсоли қисмҳои мураккаби кӯтоҳмуддат, ба монанди системаҳои асбобҳо ё қисмҳои эҳтиётии кайҳонӣ истифода шавад.Launcher, як стартап дар Калифорния, технологияи чопи сапфир-металии 3D-и Velo3D-ро барои такмил додани муҳаррики мушакии моеъи E-2 истифода бурд.Раванди истеҳсолкунанда барои сохтани турбинаи индуксионӣ истифода шуд, ки он дар суръатбахшӣ ва рондани LOX (оксигени моеъ) ба камераи сӯзишворӣ нақши ҳалкунанда дорад.Турбина ва сенсор ҳар як бо истифода аз технологияи чопи 3D чоп карда шуда, сипас ҷамъ карда шуданд.Ин ҷузъи инноватсионӣ ба мушак ҷараёни бештари моеъ ва фишори бештар медиҳад ва онро ҷузъи муҳими муҳаррик месозад.
Velo3D дар истифодаи технологияи PBF дар истеҳсоли муҳаррики мушакии моеъи E-2 саҳм гузоштааст.
Истеҳсоли изофӣ барномаҳои васеъ дорад, аз ҷумла истеҳсоли сохторҳои хурд ва калон.Масалан, технологияҳои чопи 3D, аз қабили ҳалли Relativity Space Stargate метавонад барои истеҳсоли қисмҳои калон, аз қабили зарфҳои сӯзишвории мушакӣ ва винтҳо истифода шавад.Фазои нисбӣ инро тавассути истеҳсоли бомуваффақияти Terran 1, як мушаки тақрибан комилан 3D чопшуда, аз ҷумла зарфи сӯзишвории чандметра собит кард.Ифтитоҳи аввалини он 23 марти соли 2023 самаранокӣ ва эътимоднокии равандҳои истеҳсоли иловагиро нишон дод.
Технологияи чопи 3D, ки ба экструзия асос ёфтааст, инчунин имкон медиҳад, ки қисмҳо бо истифода аз маводи баландсифат ба монанди PEEK истеҳсол карда шаванд.Қисмҳои аз ин термопластика сохташуда аллакай дар кайҳон озмуда шуда, дар ровери Рашид ҳамчун як қисми миссияи моҳонаи Амороти Муттаҳидаи Араб ҷойгир карда шудаанд.Ҳадафи ин озмоиш арзёбии муқовимати PEEK ба шароити шадиди моҳӣ буд.Агар муваффақ бошад, PEEK метавонад қисмҳои металлиро дар ҳолатҳое иваз кунад, ки қисмҳои металлӣ мешикананд ё маводҳо каманд.Илова бар ин, хосиятҳои сабуки PEEK метавонанд дар омӯзиши кайҳон арзиш дошта бошанд.
Технологияи чопи 3D метавонад барои истеҳсоли қисмҳои гуногун барои саноати кайҳонӣ истифода шавад.
Афзалиятҳои чопи 3D дар саноати кайҳонӣ
Афзалиятҳои чопи 3D дар саноати аэрокосмосӣ беҳтар шудани намуди ниҳоии қисмҳоро дар муқоиса бо усулҳои анъанавии сохтмон дар бар мегирад.Йоханнес Хома, директори генералии истеҳсолкунандаи чопгари 3D Австрия Lithoz изҳор дошт, ки "ин технология қисмҳоро сабуктар мекунад."Аз сабаби озодии тарроҳӣ, маҳсулоти чопшудаи 3D самараноктаранд ва захираҳои камтарро талаб мекунанд.Ин ба таъсири экологии истеҳсоли қисмҳо таъсири мусбӣ мерасонад.Фазои нисбӣ нишон дод, ки истеҳсоли изофӣ метавонад шумораи ҷузъҳои заруриро барои истеҳсоли киштиҳои кайҳонӣ ба таври назаррас коҳиш диҳад.Барои ракетаи «Терран 1» 100 кисм сарфа карда шуд.Гайр аз ин, ин технология дар суръати истехсол бартарихои калон дорад, ки ракета дар давоми камтар аз 60 руз анчом меёбад.Баръакс, истеҳсоли як мушак бо усулҳои анъанавӣ метавонад чанд сол тӯл кашад.
Дар мавриди идоракунии захираҳо, чопи 3D метавонад маводҳоро сарфа кунад ва дар баъзе мавридҳо ҳатто барои коркарди партовҳо имкон диҳад.Ниҳоят, истеҳсоли иловагӣ метавонад дороии арзишманд барои кам кардани вазни парвози ракетаҳо гардад.Мақсад аз он иборат аст, ки истифодаи маводи маҳаллӣ, аз қабили реголит ва ба ҳадди ақал расонидани интиқоли мавод дар дохили киштиҳои кайҳонӣ.Ин имкон медиҳад, ки танҳо як принтери 3D дошта бошед, ки пас аз сафар ҳама чизро дар сайт эҷод карда метавонад.
Made in Space аллакай яке аз принтерҳои 3D-и худро барои озмоиш ба кайҳон фиристодааст.
Маҳдудиятҳои чопи 3D дар фазо
Ҳарчанд чопи 3D бартариҳои зиёд дорад, технология то ҳол нисбатан нав аст ва маҳдудиятҳо дорад.Адвенит Макая изҳор дошт, "Яке аз мушкилоти асосии истеҳсоли иловагиҳо дар саноати аэрокосмосӣ назорат ва тасдиқи равандҳост."Истеҳсолкунандагон метавонанд ба лаборатория ворид шаванд ва қувват, эътимоднокӣ ва микроструктураи ҳар як қисмро пеш аз санҷиш санҷанд, ки ин раванд бо номи озмоиши вайроннашаванда (NDT) маълум аст.Аммо, ин метавонад ҳам вақт ва ҳам гарон бошад, аз ин рӯ ҳадафи ниҳоӣ кам кардани ниёз ба ин санҷишҳо мебошад.Ба наздикӣ NASA як марказеро барои ҳалли ин масъала таъсис дод, ки ба сертификатсияи босуръати ҷузъҳои металлӣ, ки тавассути истеҳсоли изофӣ истеҳсол мешаванд, равона карда шудааст.Марказ мақсад дорад, ки дугоникҳои рақамиро барои такмил додани моделҳои компютерии маҳсулот истифода барад, ки ба муҳандисон дар фаҳмидани кор ва маҳдудиятҳои қисмҳо, аз ҷумла то чӣ андоза фишори онҳо то шикастан тоб оварда метавонад, кӯмак мекунад.Бо ин кор, марказ умедвор аст, ки дар пешбурди истифодаи чопи 3D дар саноати аэрокосмикӣ кумак кунад ва онро дар рақобат бо усулҳои анъанавии истеҳсолот муассиртар кунад.
Ин ҷузъҳо аз санҷиши ҳамаҷонибаи эътимоднокӣ ва қувват гузаштаанд.
Аз тарафи дигар, раванди санҷиш гуногун аст, агар истеҳсолот дар фазо анҷом дода шавад.Адвенит Макая аз ESA мефаҳмонад: "Яке вуҷуд дорад, ки таҳлили қисмҳоро ҳангоми чоп дар бар мегирад."Ин усул кӯмак мекунад, ки кадом маҳсулоти чопшуда мувофиқанд ва кадомашон не.Илова бар ин, системаи худидоракунии принтерҳои 3D мавҷуд аст, ки барои кайҳон пешбинӣ шудааст ва дар мошинҳои металлӣ озмуда мешавад.Ин система метавонад хатогиҳои эҳтимолиро дар раванди истеҳсолот муайян кунад ва параметрҳои онро ба таври худкор тағир диҳад, то ҳама камбудиҳоро дар қисм ислоҳ кунад.Интизор меравад, ки ин ду система эътимоднокии маҳсулоти чопиро дар фазо баланд бардорад.
Барои тасдиқи қарорҳои чопи 3D, NASA ва ESA стандартҳо муқаррар кардаанд.Ин стандартҳо як қатор санҷишҳоро барои муайян кардани эътимоднокии қисмҳо дар бар мегиранд.Онҳо технологияи омехтаи хокаро баррасӣ мекунанд ва онҳоро барои равандҳои дигар навсозӣ мекунанд.Аммо, бисёре аз бозигарони асосии саноати мавод, аз қабили Arkema, BASF, Dupont ва Sabic низ ин пайгирӣро таъмин мекунанд.
Дар кайҳон зиндагӣ кардан?
Бо пешрафти технологияи чопи 3D, мо бисёр лоиҳаҳои муваффақро дар рӯи замин дидем, ки аз ин технология барои сохтани хонаҳо истифода мебаранд.Ин моро водор мекунад, ки оё ин раванд метавонад дар ояндаи наздик ё дур барои сохтани иншооти истиқоматӣ дар фазо истифода шавад.Дар ҳоле ки зиндагӣ дар кайҳон ҳоло ғайривоқеист, сохтани хонаҳо, бахусус дар моҳ, метавонад барои кайҳоннавардон дар иҷрои миссияҳои кайҳонӣ муфид бошад.Ҳадафи Оҷонси кайҳонии Аврупо (ESA) сохтани гунбазҳо дар рӯи моҳ бо истифода аз реголитҳои моҳӣ мебошад, ки метавонад барои сохтани девор ё хишт барои ҳифзи кайҳоннавардҳо аз радиатсия истифода шавад.Ба гуфтаи Адвенит Макая аз ESA, реголити моҳӣ тақрибан 60% металл ва 40% оксиген иборат аст ва барои зинда мондани кайҳоннавард маводи муҳим аст, зеро он метавонад дар сурати истихроҷ аз ин мавод манбаи беохири оксигенро таъмин кунад.
NASA ба ICON барои таҳияи системаи чопи 3D барои сохтани сохторҳо дар сатҳи Моҳ 57,2 миллион доллар грант ҷудо кард ва инчунин бо ин ширкат барои эҷоди макони зисти Mars Dune Alpha ҳамкорӣ мекунад.Ҳадаф озмоиши шароити зиндагӣ дар Миррих аст, ки ихтиёриён дар тӯли як сол дар як макони зист зиндагӣ мекунанд ва ба шароитҳои сайёраи Сурх тақлид мекунанд.Ин кӯшишҳо қадамҳои муҳимро дар самти бунёди сохторҳои чопшудаи 3D дар Моҳ ва Миррих ифода мекунанд, ки дар ниҳоят метавонад роҳро барои мустамликаи кайҳонии инсон боз кунад.
Дар ояндаи дур, ин хонаҳо метавонанд барои зинда мондани ҳаёт дар фазо имкон диҳанд.
Вақти фиристодан: июн-14-2023