זינט דעם 20סטן יאָרהונדערט, איז די מענטשהייט געווען פאַסצינירט מיטן אויספאָרשן קאָסמאָס און פֿאַרשטיין וואָס ליגט ווייטער פֿון דער ערד. גרויסע אָרגאַניזאַציעס ווי נאַסאַ און עס-עי זענען געווען אין דער פֿאָדערשטער ריי פֿון קאָסמאָס-אויספאָרשונג, און נאָך אַ וויכטיקער שפּילער אין דעם איבערנעמונג איז 3D דרוקן. מיט דער מעגלעכקייט צו שנעל פּראָדוצירן קאָמפּלעקסע טיילן מיט נידעריקע קאָסטן, ווערט די דיזיין טעכנאָלאָגיע אַלץ מער פּאָפּולער אין פֿירמעס. עס מאַכט די שאַפֿונג פֿון פֿיל אַפּליקאַציעס מעגלעך, ווי סאַטעליטן, קאָסמאָס-אַנצוגן און ראַקעט קאָמפּאָנענטן. אין פֿאַקט, לויט סמאַרטעק, ווערט ערוואַרטעט אַז דער מאַרק ווערט פֿון פּריוואַטער קאָסמאָס-אינדוסטריע אַדיטיוו מאַנופֿאַקטורינג וועט דערגרייכן €2.1 ביליאָן ביז 2026. דאָס שטעלט די פֿראַגע: ווי קען 3D דרוקן העלפֿן מענטשן אויסצייכענען זיך אין קאָסמאָס?
אנהייב, איז 3D דרוקן בעיקר גענוצט געווארן פאר שנעלע פראטאטייפינג אין די מעדיצינישע, אויטאמאטיוו, און לופטפארט אינדוסטריעס. אבער, ווי די טעכנאלאגיע איז געווארן מער פארשפרייט, ווערט זי אלץ מער גענוצט פאר ענדגילטיגע קאמפאנענטן. מעטאל אדיטיווע מאנופעקטשורינג טעכנאלאגיע, ספעציעל L-PBF, האט ערלויבט די פראדוקציע פון א פארשיידנקייט פון מעטאלן מיט אייגנשאפטן און הארטקייט פאסיג פאר עקסטרעמע לופטפארט באדינגונגען. אנדערע 3D דרוק טעכנאלאגיעס, ווי DED, בינדער דזשעטינג, און עקסטרוזיע פראצעס, ווערן אויך גענוצט אין דער פאבריקאציע פון לופטפארט קאמפאנענטן. אין די לעצטע יארן, זענען ארויסגעקומען נייע ביזנעס מאדעלן, מיט פירמעס ווי Made in Space און Relativity Space וואס נוצן 3D דרוק טעכנאלאגיע צו דיזיינען לופטפארט קאמפאנענטן.
רעלאַטיוויטי ספעיס אַנטוויקלט 3D דרוקער פֿאַר דער לופטפאָרט אינדוסטריע
3D דרוק טעכנאָלאָגיע אין לופטפארט
איצט אז מיר האבן זיי שוין פארגעשטעלט, לאמיר נעמען א נענטערן בליק אויף די פארשידענע 3D דרוק טעכנאלאגיעס וואס ווערן גענוצט אין דער לופטפארס אינדוסטריע. ערשטנס, זאל מען באמערקן אז מעטאל אדיטיוו מאנופעקטשורינג, ספעציעל L-PBF, איז די מערסט וויידלי גענוצט אין דעם פעלד. דער פראצעס באשטייט פון נוצן לייזער ענערגיע צו צוזאמענשמעלצן מעטאל פודער שיכט ביי שיכט. עס איז ספעציעל פאסיג פארן פראדוצירן קליינע, קאמפליצירטע, גענויע, און קאסטומיזירטע טיילן. לופטפארס פאבריקאנטן קענען אויך נוצן פון DED, וואס באשטייט פון אפלייגן מעטאל דראט אדער פודער און ווערט בעיקר גענוצט פארן פאררעכטן, באדעקן, אדער פראדוצירן קאסטומיזירטע מעטאל אדער קעראמישע טיילן.
אין קאנטראסט, בינדער דזשעטינג, כאטש פֿאָרטיילדיק אין טערמינען פֿון פּראָדוקציע גיכקייט און נידעריקע קאָסטן, איז נישט פּאַסיק פֿאַר פּראָדוצירן הויך-פּערפאָרמאַנס מעכאַנישע טיילן ווייל עס פֿאָדערט נאָך-פּראַסעסינג פֿאַרשטאַרקונג טריט וואָס פֿאַרלענגערן די פּראָדוקציע צייט פֿון דעם לעצטן פּראָדוקט. עקסטרוזיע טעכנאָלאָגיע איז אויך עפֿעקטיוו אין דער קאָסמאָס סביבה. עס זאָל באַמערקט ווערן אַז נישט אַלע פּאָלימערן זענען פּאַסיק פֿאַר נוצן אין קאָסמאָס, אָבער הויך-פּערפאָרמאַנס פּלאַסטיקס ווי PEEK קענען פֿאַרבייטן עטלעכע מעטאַל טיילן צוליב זייער שטאַרקייט. אָבער, דעם 3D דרוק פּראָצעס איז נאָך נישט זייער פֿאַרשפּרייט, אָבער עס קען ווערן אַ ווערטפֿולער אַסעט פֿאַר קאָסמאָס עקספּלאָראַציע דורך נוצן נייע מאַטעריאַלן.
לאַזער פּודער בעט פיוזשאַן (L-PBF) איז אַ וויידלי גענוצטע טעכנאָלאָגיע אין 3D דרוקן פֿאַר אַעראָספּייס.
פּאָטענציאַל פֿון קאָסמאָס מאַטעריאַלן
די לופטפארט אינדוסטריע האט אויסגעפארשט נייע מאטעריאלן דורך 3D דרוקן, פארשלאגנדיג אינאוואטיווע אלטערנאטיוון וואס קענען שטערן דעם מארקעט. כאטש מעטאלן ווי טיטאניום, אלומיניום, און ניקעל-כראם צומישן זענען שטענדיג געווען דער הויפט פאקוס, קען א נייער מאטעריאל באלד גנבענען דעם שפאטלייט: לונארע רעגאליט. לונארע רעגאליט איז א שיכט שטויב וואס באדעקט דעם לבנה, און ESA האט דעמאנסטרירט די בענעפיטן פון קאמבינירן עס מיט 3D דרוקן. אדוועניט מאקאיא, א עלטערער פאבריקאציע אינזשעניר פון ESA, באשרייבט לונארע רעגאליט אלס ענליך צו קאנקרעט, הויפטזעכליך צוזאמענגעשטעלט פון סיליקאן און אנדערע כעמישע עלעמענטן ווי אייַזן, מאגנעזיום, אלומיניום, און זויערשטאף. ESA האט זיך צוזאמענגעשטעלט מיט ליטאז צו פראדוצירן קליינע פונקציאנעלע טיילן ווי שרויפן און גירס ניצנדיג סימולירטע לונארע רעגאליט מיט אייגנשאפטן ענליך צו עכטן לבנה שטויב.
רובֿ פון די פּראָצעסן וואָס זענען פֿאַרבונדן מיטן פּראָדוצירן לונאַר רעגאָליט נוצן היץ, מאַכנדיג עס קאָמפּאַטיבל מיט טעכנאָלאָגיעס ווי SLS און פּודער באַנדינג דרוק לייזונגען. ESA ניצט אויך D-Shape טעכנאָלאָגיע מיטן ציל צו פּראָדוצירן האַרטע טיילן דורך מישן מאַגנעזיום קלאָריד מיט מאַטעריאַלן און קאָמבינירן עס מיט מאַגנעזיום אָקסייד געפֿונען אין דעם סימולירטן ספּעסאַמאַן. איינער פֿון די באַדייטנדיקע מעלות פֿון דעם לבנה מאַטעריאַל איז זיין פֿײַנערע דרוק רעזאָלוציע, וואָס דערמעגלעכט עס צו פּראָדוצירן טיילן מיט דער העכסטער פּינטלעכקייט. די פֿעיִקייט קען ווערן דער הויפּט אַסעט אין יקספּאַנדירן דעם קייט פֿון אַפּליקאַציעס און פּראָדוצירן קאָמפּאָנענטן פֿאַר צוקונפֿטיקע לבנה באַזעס.
לונאַר רעגאָליט איז אומעטום
עס איז אויך דא מאַרסיאַנישע רעגאָליט, וואָס באַציט זיך צו אונטערערדישן מאַטעריאַל געפֿונען אויף מאַרס. איצט קענען אינטערנאַציאָנאַלע קאָסמאָס אַגענטורן נישט צוריקקריגן דעם מאַטעריאַל, אָבער דאָס האָט נישט אָפּגעשטעלט וויסנשאַפֿטלער פֿון פֿאָרשן זײַן פּאָטענציאַל אין געוויסע לופֿט-אַעראָספּייס פּראָיעקטן. פֿאָרשער נוצן סימולירטע ספּעציפֿאַנס פֿון דעם מאַטעריאַל און קאָמבינירן עס מיט טיטאַניום צומיש צו פּראָדוצירן מכשירים אָדער ראַקעט קאָמפּאָנענטן. ערשטע רעזולטאַטן ווײַזן אַז דאָס מאַטעריאַל וועט צושטעלן העכערע שטאַרקייט און באַשיצן ויסריכט פֿון ראָסטן און ראַדיאַציע שאָדן. כאָטש די צוויי מאַטעריאַלן האָבן ענלעכע אייגנשאַפֿטן, איז לונאַר רעגאָליט נאָך אַלץ דער מערסט געטעסטירטער מאַטעריאַל. נאָך אַ פֿאָרטייל איז אַז די מאַטעריאַלן קענען ווערן פֿאַבריצירט אויף אָרט אָן די נויטווענדיקייט צו טראַנספּאָרטירן רוי מאַטעריאַלן פֿון דער ערד. אין דערצו, איז רעגאָליט אַן אומשעפּלעכע מאַטעריאַל מקור, וואָס העלפֿט פֿאַרהיטן מאַנגל.
די אַפּליקאַציעס פון 3D דרוק טעכנאָלאָגיע אין דער אַעראָספּייס אינדוסטריע
די אנווענדונגען פון 3D דרוק טעכנאָלאָגיע אין דער לופטפאָרט אינדוסטריע קענען זיין אַנדערש לויטן ספּעציפֿישן פּראָצעס וואָס ווערט גענוצט. למשל, לייזער פּודער בעט פֿוזשאַן (L-PBF) קען ווערן גענוצט צו פּראָדוצירן קאָמפּליצירטע קורץ-טערמין טיילן, ווי געצייַג סיסטעמען אָדער פּלאַץ רעזערוו טיילן. לאָנטשער, אַ קאַליפֿאָרניע-באַזירט סטאַרטאַפּ, האָט גענוצט Velo3D'ס סאַפֿיר-מעטאַל 3D דרוק טעכנאָלאָגיע צו פֿאַרבעסערן זיין E-2 פֿליסיקער ראַקעט מאָטאָר. דער פאַבריקאַנט'ס פּראָצעס איז גענוצט געוואָרן צו שאַפֿן די אינדוקציע טורבינע, וואָס שפּילט אַ קריטישע ראָלע אין אַקסעלערירן און דרייווען LOX (פֿליסיקער זויערשטאָף) אין דער פֿאַרברענונג קאַמער. די טורבינע און סענסאָר זענען יעדער געדרוקט געוואָרן מיט 3D דרוק טעכנאָלאָגיע און דערנאָך צוזאַמענגעשטעלט. די ינאָוואַטיווע קאָמפּאָנענט גיט די ראַקעט אַ גרעסערן פֿליסיקן פֿלוס און גרעסערן שטופּ, מאַכנדיג עס אַן עסענציעלן טייל פֿון דעם מאָטאָר.
Velo3D האט בייגעטראָגן צו דער נוצ פון PBF טעכנאָלאָגיע אין דער פאַבריקאַציע פון דעם E-2 פליסיקן ראַקעט מאָטאָר.
אַדיטיוו מאַנופאַקטורינג האט ברייטע אַפּליקאַציעס, אַרייַנגערעכנט די פּראָדוקציע פון קליינע און גרויסע סטרוקטורן. למשל, 3D דרוק טעכנאָלאָגיעס ווי Relativity Space'ס Stargate לייזונג קענען ווערן גענוצט צו פאַבריצירן גרויסע טיילן ווי ראַקעט ברענשטאָף טאַנקען און פּראָפּעלער בליידז. Relativity Space האט דאָס באַוויזן דורך די מצליח פּראָדוקציע פון די Terran 1, אַ כּמעט גאָר 3D-געדרוקטע ראַקעט, אַרייַנגערעכנט אַ עטלעכע-מעטער-לאַנג ברענשטאָף טאַנק. איר ערשטער לאָנטשינג אויף 23 מערץ 2023, האט דעמאַנסטרירט די עפעקטיווקייט און פאַרלאָזלעכקייט פון אַדיטיוו מאַנופאַקטורינג פּראָצעסן.
עקסטרוזיע-באזירטע 3D דרוק טעכנאָלאָגיע ערמעגליכט אויך די פּראָדוקציע פון טיילן מיט הויך-פאָרשטעלונג מאַטעריאַלן ווי PEEK. קאָמפּאָנענטן געמאַכט פון דעם טערמאָפּלאַסטיק זענען שוין געטעסט געוואָרן אין קאָסמאָס און זענען געשטעלט געוואָרן אויף דעם ראַשיד ראָווער ווי טייל פון דער UAE לונאַר מיסיע. דער ציל פון דעם טעסט איז געווען צו אָפּשאַצן PEEK'ס קעגנשטעל צו עקסטרעמע לונאַרע באדינגונגען. אויב געראָטן, קען PEEK מעגלעך פאַרבייטן מעטאַל טיילן אין סיטואַציעס וואו מעטאַל טיילן ברעכן אָדער מאַטעריאַלן זענען זעלטן. דערצו, PEEK'ס לייכטע אייגנשאַפטן קענען זיין ווערטפול אין קאָסמאָס עקספּלאָראַציע.
3D דרוק טעכנאָלאָגיע קען גענוצט ווערן צו פאַבריצירן אַ פאַרשיידנקייט פון טיילן פֿאַר די לופטפאַרקויף אינדוסטריע.
מעלות פון 3D דרוקן אין דער לופטפארט אינדוסטריע
מעלות פון 3D דרוקן אין דער לופטפארט אינדוסטריע שליסן איין א פארבעסערטן לעצטן אויסזען פון טיילן קאמפערד צו טראדיציאנעלע קאנסטרוקציע טעכניקן. יאהאנעס האמא, סעאָ פון דעם עסטרייכישן 3D דרוקער פאבריקאנט ליטאז, האט געזאגט אז "די טעכנאלאגיע מאכט טיילן לייטער." צוליב דיזיין פרייהייט, זענען 3D געדרוקטע פראדוקטן מער עפעקטיוו און פארלאנגען ווייניגער רעסורסן. דאס האט א פאזיטיוון איינפלוס אויף דער ענווייראמענטאלער איינפלוס פון טייל פראדוקציע. רעלאטיוויטי ספעיס האט דעמאנסטרירט אז אדיטיוו פאבריקאציע קען באדייטנד רעדוצירן די צאל קאמפאנענטן וואס זענען נויטיג צו פאבריצירן ספעיסשיפן. פאר דער טעראן 1 ראקעט, זענען 100 טיילן געראטעוועט געווארן. דערצו, האט די טעכנאלאגיע באדייטנדע מעלות אין פראדוקציע שנעלקייט, מיט דער ראקעט וואס איז פארענדיגט אין ווייניגער ווי 60 טעג. אין קאנטראסט, פאבריצירן א ראקעט מיט טראדיציאנעלע מעטאדן קען נעמען עטליכע יאר.
וועגן רעסורסן פאַרוואַלטונג, קען 3D דרוקן שפּאָרן מאַטעריאַלן און, אין עטלעכע פאַלן, אפילו ערמעגלעכן אָפּפאַל ריסייקלינג. צום סוף, קען אַדיטיוו מאַנופאַקטורינג ווערן אַ ווערטפולער אַסעט פֿאַר רעדוצירן די אָפּפלי-וואָג פון ראַקעטן. די ציל איז צו מאַקסאַמיזירן די נוצן פון לאָקאַלע מאַטעריאַלן, ווי למשל רעגאָליט, און מינימיזירן דעם טראַנספּאָרט פון מאַטעריאַלן אין ספּייסשיפּס. דאָס מאַכט עס מעגלעך צו טראָגן בלויז אַ 3D דרוקער, וואָס קען שאַפֿן אַלץ אויף פּלאַץ נאָך דער רייזע.
מעיד אין ספעיס האט שוין געשיקט איינעם פון זייערע 3D דרוקערס אין ספעיס פאר טעסטן.
לימיטאַציעס פון 3D דרוקן אין קאָסמאָס
כאָטש 3D דרוקן האט פילע מעלות, איז די טעכנאָלאָגיע נאָך גאַנץ נייַ און האט לימיטאַציעס. אַדוועניט מאַקייַאַ האָט געזאָגט, "איינע פון די הויפּט פּראָבלעמען מיט אַדיטיוו מאַנופאַקטורינג אין דער לופטפאָרט אינדוסטריע איז פּראָצעס קאָנטראָל און וואַלידאַציע." מאַנופאַקטורערס קענען אַרייַן אין לאַבאָראַטאָריע און פּרובירן יעדן טייל'ס שטאַרקייט, פאַרלעסלעכקייט און מיקראָסטרוקטור איידער וואַלידאַציע, אַ פּראָצעס באַקאַנט ווי ניט-דעסטרוקטיווע טעסטינג (NDT). אָבער, דאָס קען זיין ביידע צייט-פאַרנומען און טייַער, אַזוי די לעצט ציל איז צו רעדוצירן די נויט פֿאַר די טעסץ. נאַסאַ האָט לעצטנס געגרינדעט אַ צענטער צו אַדרעסירן דעם פּראָבלעם, פאָוקוסירט אויף די שנעל סערטיפיקאַציע פון מעטאַל קאָמפּאָנענטן מאַנופאַקטורעד דורך אַדיטיוו מאַנופאַקטורינג. דער צענטער צילט צו נוצן דיגיטאַל צווילינג צו פֿאַרבעסערן קאָמפּיוטער מאָדעלס פון פּראָדוקטן, וואָס וועט העלפֿן אינזשענירן בעסער פֿאַרשטיין די פאָרשטעלונג און לימיטאַציעס פון טיילן, אַרייַנגערעכנט ווי פיל דרוק זיי קענען וויטשטיין איידער בראָך. דורך טאן דאָס, האָפט דער צענטער צו העלפֿן העכערן די אַפּלאַקיישאַן פון 3D דרוקן אין דער לופטפאָרט אינדוסטריע, מאַכן עס מער עפעקטיוו אין קאָנקורירן מיט טראַדיציאָנעלע מאַנופאַקטורינג טעקניקס.
די קאָמפּאָנענטן האָבן דורכגעגאַנגען קאָמפּרעהענסיוו רילייאַבילאַטי און שטאַרקייט טעסטינג.
אויף דער אנדערער האַנט, איז דער וועריפיקאַציע פּראָצעס אַנדערש אויב פאַבריקאַציע ווערט געטאָן אין קאָסמאָס. ESA'ס אַדוועניט מאַקייַאַ דערקלערט, "עס איז דאָ אַ טעכניק וואָס באַשטייט פון אַנאַליזירן די טיילן בעת דרוקן." די מעטאָדע העלפֿט באַשטימען וועלכע געדרוקטע פּראָדוקטן זענען פּאַסיק און וועלכע נישט. דערצו, איז דאָ אַ זעלבסט-קאָרעקציע סיסטעם פֿאַר 3D דרוקערס באַשטימט פֿאַר קאָסמאָס און ווערט געטעסט אויף מעטאַל מאַשינען. די סיסטעם קען ידענטיפיצירן פּאָטענציעלע ערראָרס אין דעם פאַבריקאַציע פּראָצעס און אויטאָמאַטיש מאָדיפיצירן זייַנע פּאַראַמעטערס צו קאָריגירן קיין חסרונות אין דעם טייל. די צוויי סיסטעמען ווערן ערוואַרטעט צו פֿאַרבעסערן די פאַרלעסלעכקייט פון געדרוקטע פּראָדוקטן אין קאָסמאָס.
צו וואַלידירן 3D דרוק לייזונגען, האָבן נאַסאַ און ESA אויפגעשטעלט סטאַנדאַרדן. די סטאַנדאַרדן אַרייַננעמען אַ סעריע פון טעסץ צו באַשטימען די פאַרלעסלעכקייט פון טיילן. זיי באַטראַכטן פּודער בעט פיוזשאַן טעכנאָלאָגיע און דערהייַנטיקן זיי פֿאַר אנדערע פּראָצעסן. אָבער, פילע הויפּט פּלייַערס אין די מאַטעריאַל אינדוסטריע, אַזאַ ווי אַרקאַמאַ, BASF, דופּאָנט, און סאַביק, אויך צושטעלן די טראַסעאַביליטי.
וואוינען אין קאָסמאָס?
מיטן פארשריט פון 3D דרוק טעכנאָלאָגיע, האָבן מיר געזען פילע געלונגענע פּראָיעקטן אויף דער ערד וואָס נוצן די טעכנאָלאָגיע צו בויען הייזער. דאָס מאַכט אונדז וואַנדערן צי דעם פּראָצעס קען ווערן גענוצט אין דער נאָענטער אָדער ווײַטער צוקונפֿט צו קאָנסטרויִרן באַוואוינבארע סטרוקטורן אין קאָסמאָס. כאָטש וואוינען אין קאָסמאָס איז איצט נישט רעאַליסטיש, קען בויען הייזער, ספּעציעל אויף דער לבנה, זײַן נוצלעך פֿאַר אַסטראָנאַווטן אין דורכפירן קאָסמאָס מיסיעס. די ציל פון דער אייראפעישער קאָסמאָס אַגענטור (ESA) איז צו בויען קופּאָלן אויף דער לבנה ניצנדיק לונאַר רעגאָליט, וואָס קען ווערן גענוצט צו קאָנסטרויִרן ווענט אָדער ציגל צו באַשיצן אַסטראָנאַווטן פון ראַדיאַציע. לויט אַדוועניט מאַקאַיאַ פון ESA, איז לונאַר רעגאָליט צוזאַמענגעשטעלט פון בערך 60% מעטאַל און 40% זויערשטאָף און איז אַן עיקר מאַטעריאַל פֿאַר אַסטראָנאַווטן איבערלעבן ווײַל עס קען צושטעלן אַן אומענדלעכע מקור פון זויערשטאָף אויב עס ווערט עקסטראַקטעד פון דעם מאַטעריאַל.
נאס"א האט געגעבן א $57.2 מיליאן גראנט צו ICON פארן אנטוויקלען א 3D דרוק סיסטעם פארן בויען סטרוקטורן אויף דער לבנה'ס ייבערפלאך און ארבעט אויך צוזאמען מיט דער פירמע צו שאפן א מארס דיון אלפא לעבנס-ארט. די ציל איז צו טעסטן לעבנס-באדינגונגען אויף מארס דורך האבן וואלונטירן וואוינען אין א לעבנס-ארט פאר איין יאר, סימולירנדיג די באדינגונגען אויף דעם רויטן פלאנעט. די אנשטרענגונגען רעפרעזענטירן קריטישע טריט צו דירעקט קאנסטרואירן 3D געדרוקטע סטרוקטורן אויף דער לבנה און מארס, וואס קען עווענטועל באפלאסטן דעם וועג פאר מענטשליכע קאלאניזאציע אין דעם פלאץ.
אין דער ווײַטער צוקונפֿט, קענען די הייזער ערמעגלעכן לעבן צו איבערלעבן אין קאָסמאָס.
פּאָסט צייט: 14טן יוני 2023
