Sukad sa ika-20 nga siglo, ang tawhanong rasa nahingangha na sa pagsuhid sa kawanangan ug pagsabot sa unsay anaa sa unahan sa Yuta. Ang mga dagkong organisasyon sama sa NASA ug ESA nanguna sa pagsuhid sa kawanangan, ug ang laing importanteng magdudula niini nga pagsakop mao ang 3D printing. Uban sa abilidad sa paspas nga paghimo og komplikado nga mga piyesa sa mubu nga gasto, kini nga teknolohiya sa disenyo nahimong mas popular sa mga kompanya. Kini naghimo sa paghimo og daghang mga aplikasyon nga posible, sama sa mga satellite, spacesuit, ug mga sangkap sa rocket. Sa tinuud, sumala sa SmarTech, ang kantidad sa merkado sa pribadong industriya sa kawanangan nga additive manufacturing gilauman nga moabot sa €2.1 bilyon sa 2026. Kini nagpatungha sa pangutana: Giunsa pagtabang sa 3D printing ang mga tawo nga molampos sa kawanangan?
Sa sinugdanan, ang 3D printing gigamit lamang alang sa paspas nga prototyping sa mga industriya sa medisina, awto, ug aerospace. Bisan pa, samtang ang teknolohiya nahimong mas kaylap, kini gigamit labi na alang sa mga sangkap nga adunay katapusan nga katuyoan. Ang teknolohiya sa paggama 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 kondisyon sa wanang. Ang ubang mga teknolohiya sa 3D printing, sama sa DED, binder jetting, ug proseso sa extrusion, gigamit usab sa paghimo sa mga sangkap sa aerospace. Sa bag-ohay nga mga tuig, mitumaw ang mga bag-ong modelo sa negosyo, diin ang mga kompanya sama sa Made in Space ug Relativity Space naggamit sa teknolohiya sa 3D printing aron magdesinyo sa mga sangkap sa aerospace.
Ang Relativity Space nagpalambo sa 3D printer para sa industriya sa aerospace
Teknolohiya sa 3D printing sa aerospace
Karon nga atong gipaila na kini, atong tan-awon pag-ayo ang nagkalain-laing mga teknolohiya sa 3D printing nga gigamit sa industriya sa aerospace. Una, angay natong matikdan nga ang metal additive manufacturing, ilabina ang L-PBF, mao ang labing kaylap nga gigamit niini nga natad. Kini nga proseso naglakip sa paggamit sa enerhiya sa laser aron isagol ang metal powder layer por layer. Kini labi ka angay alang sa paghimo og gagmay, komplikado, tukma, ug customized nga mga piyesa. Ang mga tiggama sa aerospace makabenepisyo usab gikan sa DED, nga naglakip sa pagdeposito sa metal wire o powder ug panguna nga gigamit alang sa pag-ayo, pag-coat, o paghimo og customized nga mga piyesa sa metal o seramik.
Sa kasukwahi, ang binder jetting, bisan kung 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 piyesa tungod kay nanginahanglan kini og mga lakang sa pagpalig-on sa post-processing nga nagdugang sa oras sa paghimo sa katapusang produkto. Ang teknolohiya sa extrusion epektibo usab sa palibot sa kawanangan. Kinahanglan nga matikdan nga dili tanan nga polymer angay gamiton sa kawanangan, apan ang mga high-performance nga plastik sama sa PEEK mahimong mopuli sa pipila ka mga piyesa nga metal tungod sa ilang kusog. Bisan pa, kini nga proseso sa 3D printing dili pa kaayo kaylap, apan mahimo kini nga usa ka bililhon nga asset alang sa eksplorasyon sa kawanangan pinaagi sa paggamit sa mga bag-ong materyales.
Ang Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) usa ka kaylap nga gigamit nga teknolohiya sa 3D printing para sa aerospace.
Potensyal sa mga Materyales sa Kawangangan
Ang industriya sa aerospace nagsuhid sa mga bag-ong materyales pinaagi sa 3D printing, nga 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 mao ang pangunang pokus, usa ka bag-ong materyal ang mahimong mokuha sa atensyon sa dili madugay: ang lunar regolith. Ang lunar regolith usa ka lut-od sa abog nga nagtabon sa bulan, ug gipakita sa ESA ang mga benepisyo sa paghiusa niini sa 3D printing. Si Advenit Makaya, usa ka senior manufacturing engineer sa ESA, naghulagway sa lunar regolith nga susama sa konkreto, nga panguna nga gilangkoban sa silicon ug uban pang mga elemento sa kemikal sama sa iron, magnesium, aluminum, ug oxygen. Ang ESA nakigtambayayong sa Lithoz aron makahimo og gagmay nga mga functional nga bahin sama sa mga screw ug gears gamit ang simulated lunar regolith nga adunay mga kabtangan nga susama sa tinuod nga abog sa bulan.
Kadaghanan sa mga proseso nga nalambigit sa paggama sa lunar regolith naggamit ug kainit, nga naghimo niini nga compatible sa mga teknolohiya sama sa SLS ug powder bonding printing solutions. Gigamit usab sa ESA ang teknolohiya sa D-Shape nga adunay tumong nga makahimo og solidong mga piyesa pinaagi sa pagsagol sa magnesium chloride sa mga materyales ug paghiusa niini sa magnesium oxide nga makita sa simulated specimen. Usa sa mga importanteng bentaha niining materyal sa bulan mao ang mas pino nga resolusyon sa pag-imprinta, nga nagtugot niini sa paghimo og mga piyesa nga adunay labing taas nga katukma. Kini nga bahin mahimong panguna nga asset sa pagpalapad sa lainlaing mga aplikasyon ug mga sangkap sa paggama alang sa umaabot nga mga base sa bulan.
Ang Lunar Regolith anaa bisan asa
Anaa usab ang Martian regolith, nga nagtumong sa materyal sa ilalom sa yuta nga nakit-an sa Mars. Sa pagkakaron, ang mga internasyonal nga ahensya sa kawanangan dili makabawi niini nga materyal, apan wala kini makapugong sa mga siyentista sa pagsiksik sa potensyal niini sa pipila ka mga proyekto sa aerospace. Ang mga tigdukiduki naggamit ug simulated specimens niini nga materyal ug gihiusa kini sa titanium alloy aron makahimo og mga himan o rocket components. Ang inisyal nga mga resulta nagpakita nga kini nga materyal makahatag ug mas taas nga kusog ug manalipod sa mga kagamitan gikan sa taya ug kadaot sa radiation. Bisan kung kini nga duha ka materyales adunay parehas nga mga kabtangan, ang lunar regolith mao gihapon ang labing nasulayan nga materyal. Laing bentaha mao nga kini nga mga materyales mahimong himoon sa lugar nga dili kinahanglan nga magdala og hilaw nga materyales gikan sa Yuta. Dugang pa, ang regolith usa ka dili mahurot nga tinubdan sa materyal, nga makatabang sa pagpugong sa kakulangon.
Ang mga aplikasyon sa teknolohiya sa 3D printing sa industriya sa aerospace
Ang mga aplikasyon sa teknolohiya sa 3D printing 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 og komplikado nga mga piyesa nga dali ra magamit, sama sa mga sistema sa himan o mga piyesa sa espasyo. Ang Launcher, usa ka startup nga nakabase sa California, migamit sa teknolohiya sa sapphire-metal 3D printing sa Velo3D aron mapaayo 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 pagpadagan sa LOX (liquid oxygen) ngadto sa combustion chamber. Ang turbine ug sensor giimprinta matag usa gamit ang teknolohiya sa 3D printing ug dayon gi-assemble. Kini nga inobatibong sangkap naghatag sa rocket og mas dako nga pag-agos sa pluwido ug mas dako nga thrust, nga naghimo niini nga usa ka hinungdanon nga bahin sa makina.
Ang Velo3D nakatampo sa paggamit sa teknolohiya sa PBF sa paggama sa E-2 liquid rocket engine.
Ang additive manufacturing adunay halapad nga aplikasyon, lakip na ang paghimo og gagmay ug dagkong mga istruktura. Pananglitan, ang mga teknolohiya sa 3D printing sama sa Stargate solution sa Relativity Space magamit sa paghimo og dagkong mga piyesa sama sa mga tangke sa gasolina sa rocket ug mga blade sa propeller. Napamatud-an kini sa Relativity Space pinaagi sa malampuson nga paghimo sa Terran 1, usa ka halos hingpit nga 3D-printed nga rocket, lakip ang usa ka tangke sa gasolina nga pipila ka metros ang gitas-on. Ang unang paglansad niini niadtong Marso 23, 2023, nagpakita sa kahusayan ug kasaligan sa mga proseso sa additive manufacturing.
Ang teknolohiya sa 3D printing nga nakabase sa extrusion nagtugot usab sa paghimo og mga piyesa gamit ang mga materyales nga taas og performance sama sa PEEK. Ang mga sangkap nga hinimo niining thermoplastic nasulayan na sa kawanangan ug gibutang sa Rashid rover isip kabahin sa misyon sa UAE sa bulan. Ang katuyoan niini nga pagsulay mao ang pagtimbang-timbang sa resistensya sa PEEK sa grabeng mga kondisyon sa bulan. Kon molampos, ang PEEK mahimong makapuli sa mga piyesa nga metal sa mga sitwasyon diin ang mga piyesa nga metal mabuak o ang mga materyales nihit. Dugang pa, ang mga gaan nga kabtangan sa PEEK mahimong mapuslanon sa eksplorasyon sa kawanangan.
Ang teknolohiya sa 3D printing magamit sa paghimo og lain-laing mga piyesa para sa industriya sa aerospace.
Mga bentaha sa 3D printing sa industriya sa aerospace
Ang mga bentaha sa 3D printing sa industriya sa aerospace naglakip sa gipauswag nga katapusang panagway sa mga piyesa kon itandi sa tradisyonal nga mga teknik sa pagtukod. Si Johannes Homa, CEO sa Austrian 3D printer manufacturer nga Lithoz, miingon nga "kini nga teknolohiya naghimo sa mga piyesa nga mas gaan." Tungod sa kagawasan sa disenyo, ang mga produkto nga 3D printed mas episyente ug nanginahanglan og gamay nga mga kahinguhaan. Kini adunay positibo nga epekto sa epekto sa kalikopan sa produksiyon sa piyesa. Gipakita sa Relativity Space nga ang additive manufacturing mahimong makapakunhod pag-ayo sa gidaghanon sa mga sangkap nga gikinahanglan sa paghimo og spacecraft. Alang sa Terran 1 rocket, 100 ka piyesa ang natipigan. Dugang pa, kini nga teknolohiya adunay hinungdanon nga mga bentaha sa katulin sa produksiyon, diin ang rocket nahuman sa wala pay 60 ka adlaw. Sa kasukwahi, ang paghimo og rocket gamit ang tradisyonal nga mga pamaagi mahimong molungtad og daghang mga tuig.
Kabahin sa pagdumala sa kahinguhaan, ang 3D printing makadaginot sa mga materyales ug, sa pipila ka mga kaso, makatugot pa gani sa pag-recycle sa basura. Sa katapusan, ang additive manufacturing mahimong usa ka bililhong asset alang sa pagpakunhod sa gibug-aton sa paglupad sa mga rocket. Ang tumong mao ang pag-maximize sa paggamit sa lokal nga mga materyales, sama sa regolith, ug pagminus sa pagdala sa mga materyales sulod sa spacecraft. Kini naghimo nga posible ang pagdala lamang og 3D printer, nga makahimo sa tanan nga butang sa lugar human sa biyahe.
Ang Made in Space nagpadala na og usa sa ilang mga 3D printer ngadto sa kawanangan alang sa pagsulay.
Mga Limitasyon sa 3D printing sa kawanangan
Bisan pa man og daghang bentaha ang 3D printing, ang teknolohiya medyo bag-o pa ug adunay mga limitasyon. Si Advenit Makaya miingon, "Usa sa mga nag-unang problema sa additive manufacturing sa industriya sa aerospace mao ang pagkontrol sa proseso ug pag-validate." Ang mga tiggama makasulod sa laboratoryo ug mosulay sa kusog, kasaligan, ug microstructure sa matag bahin sa dili pa ang pag-validate, usa ka proseso nga nailhan nga non-destructive testing (NDT). Bisan pa, kini mahimong makahurot sa oras ug mahal, busa ang katapusang tumong mao ang pagpakunhod sa panginahanglan alang niini nga mga pagsulay. Bag-o lang gitukod sa NASA ang usa ka sentro aron matubag kini nga isyu, nga naka-focus sa paspas nga sertipikasyon sa mga sangkap sa metal nga gihimo sa 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 performance ug mga limitasyon sa mga bahin, lakip na kung unsa kadaghan ang presyur nga ilang maagwanta sa dili pa mabali. Pinaagi sa pagbuhat niini, ang sentro naglaum nga makatabang sa pagpasiugda sa aplikasyon sa 3D printing sa industriya sa aerospace, nga himuon kini nga mas epektibo sa pagkompetensya sa tradisyonal nga mga teknik sa paggama.
Kini nga mga sangkap nakaagi sa komprehensibo nga pagsulay sa kasaligan ug kalig-on.
Sa laing bahin, lahi ang proseso sa pag-verify kon ang paggama gihimo sa kawanangan. Si Advenit Makaya sa ESA mipasabot, "Adunay teknik nga naglambigit sa pag-analisar sa mga piyesa atol sa pag-imprinta." Kini nga pamaagi makatabang sa pagtino kon unsang mga giimprinta nga produkto ang angay ug hain ang dili. Dugang pa, adunay self-correction system para sa mga 3D printer nga gituyo para sa kawanangan ug gisulayan sa mga metal nga makina. Kini nga sistema makaila sa mga potensyal nga sayop sa proseso sa paggama ug awtomatikong mag-usab sa mga parameter niini aron matul-id ang bisan unsang mga depekto sa piyesa. Kini nga duha ka sistema gilauman nga makapauswag sa kasaligan sa mga giimprinta nga produkto sa kawanangan.
Aron mapamatud-an ang mga solusyon sa 3D printing, ang NASA ug ESA nagtukod og mga sumbanan. Kini nga mga sumbanan naglakip sa sunod-sunod nga mga pagsulay aron mahibal-an ang kasaligan sa mga piyesa. Gikonsiderar 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, ang naghatag usab niini nga traceability.
Nagpuyo sa kawanangan?
Uban sa pag-uswag sa teknolohiya sa 3D printing, nakakita kita og daghang malampusong mga proyekto sa Yuta nga naggamit niini nga teknolohiya sa pagtukod og mga balay. Kini nakapahunahuna kanato kung kini nga proseso magamit ba sa duol o layo nga umaabot aron pagtukod og mga istruktura nga kapuy-an sa kawanangan. Samtang ang pagpuyo sa kawanangan dili realistiko karon, ang pagtukod og mga balay, labi na sa bulan, mahimong mapuslanon alang sa mga astronaut sa pagpatuman sa mga misyon sa kawanangan. Ang tumong sa European Space Agency (ESA) mao ang pagtukod og mga simboryo sa bulan gamit ang lunar regolith, nga magamit sa pagtukod og mga bungbong o tisa aron mapanalipdan ang mga astronaut gikan sa radiation. Sumala ni Advenit Makaya gikan sa ESA, ang lunar regolith gilangkoban sa mga 60% nga metal ug 40% nga oksiheno ug usa ka hinungdanon nga materyal alang sa pagkabuhi sa mga astronaut tungod kay kini makahatag og walay katapusan nga tinubdan sa oksiheno kung makuha gikan niini nga materyal.
Ang NASA naghatag og $57.2 milyon nga grant sa ICON para sa pagpalambo sa 3D printing system para sa pagtukod og mga istruktura sa ibabaw sa bulan ug nakigtambayayong usab sa kompanya aron paghimo og Mars Dune Alpha habitat. Ang tumong mao ang pagsulay sa mga kondisyon sa pagpuyo sa Mars pinaagi sa pagpapuyo sa mga boluntaryo sa usa ka habitat sulod sa usa ka tuig, nga nagsundog sa mga kondisyon sa Pulang Planeta. Kini nga mga paningkamot nagrepresentar sa mga kritikal nga lakang padulong sa direktang pagtukod og 3D printed nga mga istruktura sa bulan ug Mars, nga sa ngadto-ngadto mahimong magbukas sa dalan alang sa kolonisasyon sa tawo sa kawanangan.
Sa halayong umaabot, kining mga balaya makapahimo sa kinabuhi nga mabuhi sa kawanangan.
Oras sa pag-post: Hunyo-14-2023
