Sukad sa ika-20 nga siglo, ang kaliwatan sa tawo nadani sa pagsuhid sa kawanangan ug pagsabut kung unsa ang naa sa unahan sa Yuta.Ang mga dagkong organisasyon sama sa NASA ug ESA ang nanguna sa eksplorasyon sa kawanangan, ug ang laing importanteng magdudula niini nga pagsakop mao ang 3D printing.Uban ang abilidad sa paspas nga paghimo sa komplikado nga mga bahin sa mubu nga gasto, kini nga teknolohiya sa disenyo nahimong labi ka popular sa mga kompanya.Gihimo niini nga posible ang paghimo sa daghang mga aplikasyon, sama sa mga satellite, spacesuit, ug mga sangkap sa rocket.Sa pagkatinuod, sumala sa SmarTech, ang bili sa merkado sa pribadong industriya sa wanang nga additive manufacturing gilauman nga moabot sa €2.1 bilyon sa 2026. Kini nagpatunghag pangutana: Sa unsang paagi ang 3D nga pag-imprenta makatabang sa mga tawo nga molampos sa kawanangan?
Sa sinugdan, ang 3D nga pag-imprenta kasagarang gigamit alang sa paspas nga prototyping sa medikal, automotive, ug aerospace nga industriya.Bisan pa, tungod kay ang teknolohiya nahimong labi ka kaylap, kini gigamit nga labi alang sa katapusan nga katuyoan nga mga sangkap.Ang teknolohiya sa paghimo sa metal additive, labi na ang L-PBF, nagtugot sa paghimo sa lainlaing mga metal nga adunay mga kinaiya ug kalig-on nga angay alang sa grabe nga mga kahimtang sa wanang.Ang ubang mga teknolohiya sa pag-imprenta sa 3D, sama sa DED, binder jetting, ug proseso sa extrusion, gigamit usab sa paghimo sa mga sangkap sa aerospace.Sa bag-ohay nga mga tuig, bag-ong mga modelo sa negosyo ang mitumaw, uban sa mga kompanya sama sa Made in Space ug Relativity Space gamit ang 3D nga teknolohiya sa pag-imprenta sa pagdesinyo sa mga sangkap sa aerospace.
Ang Relativity Space nagpalambo sa 3D printer alang sa industriya sa aerospace
3D nga teknolohiya sa pag-imprenta sa aerospace
Karon nga gipaila na namo sila, atong tan-awon pag-ayo ang lain-laing mga teknolohiya sa pag-imprenta sa 3D nga gigamit sa industriya sa aerospace.Una, kinahanglan nga matikdan nga ang paghimo sa metal additive, labi na ang L-PBF, mao ang labing kaylap nga gigamit sa kini nga natad.Kini nga proseso naglakip sa paggamit sa enerhiya sa laser sa pagsagol sa metal powder layer sa layer.Ilabi na nga angay alang sa paghimo og gagmay, komplikado, tukma, ug gipahiangay nga mga bahin.Ang mga tiggama sa aerospace mahimo usab nga makabenepisyo gikan sa DED, nga naglakip sa pagdeposito sa metal nga wire o pulbos ug kasagaran gigamit alang sa pag-ayo, pag-coat, o paghimo og customized nga metal o seramik nga mga bahin.
Sa kasukwahi, ang binder jetting, bisan pa nga mapuslanon sa mga termino sa katulin sa produksiyon ug mubu nga gasto, dili angay alang sa paghimo og mga high-performance nga mekanikal nga mga bahin tungod kay kini nanginahanglan mga lakang sa pagpalig-on sa post-processing nga nagdugang sa oras sa paghimo sa katapusan nga produkto.Ang teknolohiya sa extrusion epektibo usab sa palibot sa kawanangan.Kinahanglang matikdan nga dili tanang polymers ang angayan gamiton sa kawanangan, apan ang high-performance nga mga plastik sama sa PEEK makapuli sa pipila ka metal nga mga parte tungod sa ilang kalig-on.Bisan pa, kini nga proseso sa pag-imprenta sa 3D dili pa kaayo kaylap, apan mahimo kini nga usa ka bililhon nga kabtangan alang sa pagsuhid sa kawanangan pinaagi sa paggamit sa bag-ong mga materyales.
Ang Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) kay kaylap nga gigamit nga teknolohiya sa 3D printing para sa aerospace.
Potensyal sa mga Materyal sa Kalawakan
Ang industriya sa aerospace nagsuhid sa bag-ong mga materyales pinaagi sa 3D nga pag-imprenta, nagsugyot og mga bag-ong alternatibo nga mahimong makabalda sa merkado.Samtang ang mga metal sama sa titanium, aluminum, ug nickel-chromium alloys kanunay nga nag-una nga gitutokan, usa ka bag-ong materyal sa dili madugay makawat sa spotlight: lunar regolith.Ang lunar regolith usa ka layer sa abog nga nagtabon sa bulan, ug ang ESA nagpakita sa mga benepisyo sa paghiusa niini sa 3D nga pag-imprenta.Si Advenit Makaya, usa ka senior manufacturing engineer sa ESA, naghubit sa lunar regolith nga susama sa kongkreto, panguna nga gilangkoban sa silicon ug uban pang kemikal nga elemento sama sa iron, magnesium, aluminum, ug oxygen.Ang ESA nakigtambayayong sa Lithoz aron makagama og gagmay nga mga bahin nga magamit sama sa mga screw ug mga gear gamit ang simulate lunar regolith nga adunay mga kabtangan nga susama sa tinuod nga abug sa bulan.
Kadaghanan sa mga proseso nga nalambigit sa paghimo sa lunar regolith naggamit sa kainit, nga naghimo niini nga nahiuyon sa mga teknolohiya sama sa SLS ug powder bonding nga mga solusyon sa pag-imprenta.Gigamit usab sa ESA ang D-Shape nga teknolohiya nga adunay katuyoan sa paghimo og solidong mga bahin pinaagi sa pagsagol sa magnesium chloride sa mga materyales ug paghiusa niini sa magnesium oxide nga makita sa simulate nga ispesimen.Usa sa hinungdanon nga mga bentaha sa kini nga materyal sa bulan mao ang labi ka maayo nga resolusyon sa pag-imprinta, nga makapahimo niini nga makahimo og mga bahin nga adunay labing kataas nga katukma.Kini nga bahin mahimo’g mahimong panguna nga asset sa pagpalapad sa lainlaing mga aplikasyon ug mga sangkap sa paghimo alang sa umaabot nga mga base sa bulan.
Ang Lunar Regolith bisan asa
Adunay usab Martian regolith, nga nagtumong sa subsurface nga materyal nga makita sa Mars.Sa pagkakaron, ang internasyonal nga mga ahensya sa kawanangan dili makabawi niini nga materyal, apan kini wala makapugong sa mga siyentipiko sa pagsiksik sa potensyal niini sa pipila ka mga proyekto sa aerospace.Gigamit sa mga tigdukiduki ang simulate nga mga espesimen sa kini nga materyal ug gihiusa kini sa titanium alloy aron makahimo mga himan o mga sangkap sa rocket.Ang inisyal nga mga resulta nagpakita nga kini nga materyal makahatag og mas taas nga kusog ug manalipod sa mga ekipo gikan sa taya ug kadaot sa radiation.Bisan tuod kining duha ka mga materyales adunay susama nga mga kabtangan, ang lunar regolith mao gihapon ang labing nasulayan nga materyal.Ang usa pa nga bentaha mao nga kini nga mga materyales mahimo nga gihimo sa site nga wala kinahanglana ang pagdala sa mga hilaw nga materyales gikan sa Yuta.Dugang pa, ang regolith usa ka dili mahurot nga materyal nga gigikanan, nga makatabang sa pagpugong sa kanihit.
Ang mga aplikasyon sa teknolohiya sa pag-imprinta sa 3D sa industriya sa aerospace
Ang mga aplikasyon sa teknolohiya sa pag-imprinta sa 3D sa industriya sa aerospace mahimong magkalainlain depende sa piho nga proseso nga gigamit.Pananglitan, ang laser powder bed fusion (L-PBF) mahimong magamit sa paghimo sa makuti nga mga short-term nga mga bahin, sama sa mga sistema sa himan o mga spare parts.Ang launcher, usa ka startup nga nakabase sa California, migamit sa Velo3D's sapphire-metal 3D printing technology aron mapalambo ang E-2 liquid rocket engine niini.Ang proseso sa tiggama gigamit sa paghimo sa induction turbine, nga adunay hinungdanon nga papel sa pagpadali ug pagmaneho sa LOX (liquid oxygen) ngadto sa combustion chamber.Ang turbine ug sensor ang matag usa giimprinta gamit ang 3D printing technology ug dayon gitigom.Kining bag-o nga component naghatag sa rocket og mas dako nga fluid flow ug mas dako nga duso, nga naghimo niini nga importante nga bahin sa makina
Ang Velo3D nakatampo sa paggamit sa teknolohiya sa PBF sa paghimo sa E-2 liquid rocket engine.
Ang mga additive manufacturing adunay halapad nga aplikasyon, lakip ang paghimo sa gagmay ug dagkong mga istruktura.Pananglitan, ang mga teknolohiya sa pag-imprenta sa 3D sama sa solusyon sa Stargate sa Relativity Space mahimong magamit sa paghimo og dagkong mga bahin sama sa mga tanke sa gasolina sa rocket ug mga blades sa propeller.Gipamatud-an kini sa Relativity Space pinaagi sa malampuson nga paggama sa Terran 1, usa ka halos bug-os nga 3D-printed nga rocket, lakip ang usa ka tangke sa sugnod nga pila ka metros.Ang una nga paglansad niini kaniadtong Marso 23, 2023, nagpakita sa kaepektibo ug kasaligan sa mga proseso sa paghimo sa additive.
Ang teknolohiya sa pag-imprenta nga 3D nga nakabase sa extrusion nagtugot usab sa paghimo sa mga bahin gamit ang mga materyales nga adunay taas nga pasundayag sama sa PEEK.Ang mga sangkap nga gihimo niini nga thermoplastic nasulayan na sa kawanangan ug gibutang sa Rashid rover isip kabahin sa UAE lunar mission.Ang katuyoan niini nga pagsulay mao ang pagtimbang-timbang sa pagsukol sa PEEK sa grabe nga mga kondisyon sa bulan.Kon magmalampuson, ang PEEK mahimong makapuli sa metal nga mga piyesa sa mga sitwasyon diin ang mga parte sa metal maguba o nihit ang mga materyales.Dugang pa, ang gaan nga mga kabtangan sa PEEK mahimo’g adunay bili sa pagsuhid sa kawanangan.
Ang teknolohiya sa pag-imprenta sa 3D mahimong magamit sa paghimo sa lainlaing mga bahin alang sa industriya sa aerospace.
Mga bentaha sa pag-imprinta sa 3D sa industriya sa aerospace
Ang mga bentaha sa pag-imprenta sa 3D sa industriya sa aerospace naglakip sa gipaayo nga katapusan nga hitsura sa mga bahin kung itandi sa tradisyonal nga mga teknik sa pagtukod.Si Johannes Homa, CEO sa Austrian 3D printer manufacturer Lithoz, mipahayag nga "kini nga teknolohiya naghimo sa mga piyesa nga mas gaan."Tungod sa kagawasan sa pagdesinyo, ang mga produkto nga giimprinta sa 3D mas episyente ug nanginahanglan gamay nga kapanguhaan.Kini adunay positibo nga epekto sa epekto sa kalikopan sa bahin nga produksiyon.Gipakita sa Relativity Space nga ang mga additive manufacturing makapakunhod pag-ayo sa gidaghanon sa mga sangkap nga gikinahanglan sa paghimo og spacecraft.Alang sa rocket sa Terran 1, 100 ka bahin ang naluwas.Dugang pa, kini nga teknolohiya adunay daghang mga bentaha sa katulin sa produksiyon, nga ang rocket makompleto sa wala’y 60 ka adlaw.Sa kasukwahi, ang paghimo sa usa ka rocket gamit ang tradisyonal nga mga pamaagi mahimo’g daghang tuig.
Mahitungod sa pagdumala sa kahinguhaan, ang 3D nga pag-imprenta makadaginot sa mga materyales ug, sa pipila ka mga kaso, makatugot pa sa pag-recycle sa basura.Sa katapusan, ang paggama sa additive mahimo’g usa ka bililhon nga kabtangan alang sa pagkunhod sa gibug-aton sa pagkuha sa mga rocket.Ang tumong mao ang pag-maximize sa paggamit sa mga lokal nga materyales, sama sa regolith, ug pagpamenos sa pagdala sa mga materyales sulod sa spacecraft.Kini nagpaposible sa pagdala lamang sa usa ka 3D nga tig-imprenta, nga makahimo sa tanan nga anaa sa dapit human sa biyahe.
Gipadala na sa Made in Space ang usa sa ilang mga 3D nga tig-imprenta sa wanang para sa pagsulay.
Mga limitasyon sa 3D nga pag-imprenta sa kawanangan
Bisan kung ang 3D printing adunay daghang mga bentaha, ang teknolohiya bag-o pa ug adunay mga limitasyon.Advenit Makaya mipahayag, "Usa sa mga nag-unang mga problema sa additive manufacturing sa aerospace industriya mao ang proseso control ug validation."Ang mga tiggama makasulod sa lab ug sulayan ang kusog, kasaligan, ug microstructure sa matag bahin sa wala pa ang validation, usa ka proseso nga nailhan nga non-destructive testing (NDT).Bisan pa, kini mahimo’g makagasto sa oras ug mahal, mao nga ang katapusan nga katuyoan mao ang pagpakunhod sa panginahanglan alang sa kini nga mga pagsulay.Ang NASA bag-o lang nagtukod og usa ka sentro aron matubag kini nga isyu, nga naka-focus sa paspas nga sertipikasyon sa mga sangkap nga metal nga gihimo sa mga additive manufacturing.Ang sentro nagtumong sa paggamit sa digital twins aron mapaayo ang mga modelo sa kompyuter sa mga produkto, nga makatabang sa mga inhenyero nga mas masabtan ang pasundayag ug mga limitasyon sa mga piyesa, lakip na kung unsa ka dako ang presyur nga ilang maagwanta sa dili pa mabali.Pinaagi sa pagbuhat niini, ang sentro naglaum nga makatabang sa pagpasiugda sa paggamit sa 3D nga pag-imprenta sa industriya sa aerospace, nga naghimo niini nga mas epektibo sa pagpakigkompetensya sa tradisyonal nga mga teknik sa paggama.
Kini nga mga sangkap nakaagi sa komprehensibo nga kasaligan ug pagsulay sa kusog.
Sa laing bahin, lahi ang proseso sa pag-verify kung ang paghimo gihimo sa kawanangan.Ang Advenit Makaya sa ESA nagpatin-aw, "Adunay usa ka teknik nga naglakip sa pag-analisar sa mga bahin sa panahon sa pag-imprenta."Kini nga pamaagi makatabang sa pagtino kung unsang giimprinta nga mga produkto ang angay ug kung unsa ang dili.Dugang pa, adunay sistema sa pagtul-id sa kaugalingon alang sa mga 3D nga tig-imprenta nga gituyo alang sa wanang ug gisulayan sa mga makina nga metal.Mahimong mailhan sa kini nga sistema ang mga potensyal nga sayup sa proseso sa paghimo ug awtomatiko nga usbon ang mga parameter niini aron matul-id ang bisan unsang mga depekto sa bahin.Kini nga duha ka mga sistema gilauman nga mapauswag ang kasaligan sa mga giimprinta nga mga produkto sa kawanangan.
Aron ma-validate ang mga solusyon sa pag-imprenta sa 3D, ang NASA ug ESA nagtukod mga sumbanan.Kini nga mga sumbanan naglakip sa usa ka serye sa mga pagsulay aron mahibal-an ang pagkakasaligan sa mga bahin.Giisip nila ang teknolohiya sa powder bed fusion ug gi-update kini alang sa ubang mga proseso.Bisan pa, daghang mga dagkong magdudula sa industriya sa mga materyales, sama sa Arkema, BASF, Dupont, ug Sabic, naghatag usab niini nga pagsubay.
Nagpuyo sa kawanangan?
Uban sa pag-uswag sa 3D nga teknolohiya sa pag-imprenta, nakakita kami og daghang malampuson nga mga proyekto sa Yuta nga naggamit niini nga teknolohiya sa pagtukod og mga balay.Kini nakapalibog kanato kon kini nga proseso mahimong gamiton sa duol o sa layo nga umaabot sa pagtukod ug kapuy-an nga mga istruktura sa kawanangan.Samtang ang pagpuyo sa kawanangan sa pagkakaron dili realistiko, ang pagtukod og mga balay, ilabina sa bulan, mahimong mapuslanon alang sa mga astronaut sa pagpatuman sa mga misyon sa kawanangan.Ang tumong sa European Space Agency (ESA) mao ang paghimog mga domes sa bulan gamit ang lunar regolith, nga magamit sa paghimog mga bungbong o tisa aron mapanalipdan ang mga astronaut gikan sa radiation.Sumala sa Advenit Makaya gikan sa ESA, ang lunar regolith gilangkuban sa mga 60% nga metal ug 40% nga oxygen ug usa ka kinahanglanon nga materyal alang sa pagkaluwas sa astronaut tungod kay makahatag kini usa ka walay katapusan nga gigikanan sa oxygen kung makuha gikan sa kini nga materyal.
Gihatagan sa NASA ang $57.2 milyon nga grant sa ICON alang sa pagpalambo sa usa ka 3D nga sistema sa pag-imprenta alang sa pagtukod sa mga istruktura sa lunar nga nawong ug nakigtambayayong usab sa kompanya aron makahimo usa ka puy-anan sa Mars Dune Alpha.Ang tumong mao ang pagsulay sa kahimtang sa pagpuyo sa Mars pinaagi sa pagpapuyo sa mga boluntaryo sa usa ka pinuy-anan sulod sa usa ka tuig, nga nagsundog sa mga kahimtang sa Pulang Planeta.Kini nga mga paningkamot nagrepresentar sa kritikal nga mga lakang padulong sa direkta nga pagtukod sa 3D nga giimprinta nga mga istruktura sa bulan ug Mars, nga sa katapusan mahimong maghatag dalan alang sa kolonisasyon sa wanang sa tawo.
Sa layo nga umaabot, kini nga mga balay makahimo sa kinabuhi nga mabuhi sa kawanangan.
Oras sa pag-post: Hun-14-2023