Lati ọrundun 20th, iran eniyan ti ni iyanilẹnu pẹlu lilọ kiri aaye ati oye ohun ti o wa ni ikọja Earth.Awọn ajo pataki bii NASA ati ESA ti wa ni iwaju ti iṣawari aaye, ati pe oṣere pataki miiran ninu iṣẹgun yii jẹ titẹ 3D.Pẹlu agbara lati ṣe agbejade awọn ẹya eka ni iyara ni idiyele kekere, imọ-ẹrọ apẹrẹ yii n di olokiki si ni awọn ile-iṣẹ.O mu ki awọn ẹda ti ọpọlọpọ awọn ohun elo ṣee ṣe, gẹgẹ bi awọn satẹlaiti, spacesuits, ati rocket irinše.Ni otitọ, ni ibamu si SmarTech, iye ọja ti iṣelọpọ ile-iṣẹ aaye aladani ikọkọ ni a nireti lati de € 2.1 bilionu nipasẹ 2026. Eyi gbe ibeere naa dide: Bawo ni titẹ 3D ṣe le ṣe iranlọwọ fun eniyan lati bori ni aaye?
Ni ibẹrẹ, titẹ sita 3D ni akọkọ ti a lo fun iṣelọpọ iyara ni awọn ile-iṣẹ iṣoogun, adaṣe, ati awọn ile-iṣẹ afẹfẹ.Bí ó ti wù kí ó rí, bí ìmọ̀ iṣẹ́ ẹ̀rọ ti túbọ̀ ń gbilẹ̀ sí i, ó ń pọ̀ sí i fún àwọn ohun èlò ìpilẹ̀ṣẹ̀.Imọ-ẹrọ iṣelọpọ afikun irin, ni pataki L-PBF, ti gba laaye iṣelọpọ ti awọn oriṣiriṣi awọn irin pẹlu awọn abuda ati agbara to dara fun awọn ipo aaye to gaju.Awọn imọ-ẹrọ titẹ sita 3D miiran, gẹgẹbi DED, jetting binder, ati ilana extrusion, ni a tun lo ninu iṣelọpọ awọn paati aerospace.Ni awọn ọdun aipẹ, awọn awoṣe iṣowo tuntun ti farahan, pẹlu awọn ile-iṣẹ bii Ṣe ni Space ati Space Relativity nipa lilo imọ-ẹrọ titẹ sita 3D lati ṣe apẹrẹ awọn paati aerospace.
Aaye Ibasepo ti n dagbasoke itẹwe 3D fun ile-iṣẹ afẹfẹ
Imọ-ẹrọ titẹ sita 3D ni aaye afẹfẹ
Ni bayi ti a ti ṣafihan wọn, jẹ ki a ṣe akiyesi ni pẹkipẹki ni ọpọlọpọ awọn imọ-ẹrọ titẹ sita 3D ti a lo ninu ile-iṣẹ afẹfẹ.Ni akọkọ, o yẹ ki o ṣe akiyesi pe iṣelọpọ irin afikun, paapaa L-PBF, jẹ lilo pupọ julọ ni aaye yii.Ilana yi je lilo lesa agbara lati fiusi irin lulú Layer nipa Layer.O dara ni pataki fun iṣelọpọ kekere, eka, kongẹ, ati awọn ẹya adani.Awọn aṣelọpọ Aerospace tun le ni anfani lati DED, eyiti o kan gbigbe okun waya irin tabi lulú ati pe a lo ni pataki fun atunṣe, ibora, tabi iṣelọpọ irin ti adani tabi awọn ẹya seramiki.
Ni ifiwera, binder jetting, botilẹjẹpe anfani ni awọn ofin ti iyara iṣelọpọ ati idiyele kekere, ko dara fun iṣelọpọ awọn ẹya ẹrọ iṣẹ ṣiṣe giga nitori o nilo awọn igbesẹ imudara lẹhin-iṣelọpọ ti o pọ si akoko iṣelọpọ ti ọja ikẹhin.Imọ-ẹrọ extrusion tun munadoko ni agbegbe aaye.O yẹ ki o ṣe akiyesi pe kii ṣe gbogbo awọn polima ni o dara fun lilo ni aaye, ṣugbọn awọn pilasitik ti o ga julọ bii PEEK le rọpo awọn ẹya irin nitori agbara wọn.Sibẹsibẹ, ilana titẹ sita 3D yii ko tun ni ibigbogbo, ṣugbọn o le di dukia ti o niyelori fun iṣawari aaye nipa lilo awọn ohun elo tuntun.
Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) jẹ imọ-ẹrọ ti o gbajumo ni lilo ni titẹ sita 3D fun aaye afẹfẹ.
O pọju Awọn ohun elo Alafo
Ile-iṣẹ afẹfẹ afẹfẹ ti n ṣawari awọn ohun elo titun nipasẹ titẹ sita 3D, ni imọran awọn ọna miiran ti o ni imọran ti o le fa ọja naa jẹ.Lakoko ti awọn irin bii titanium, aluminiomu, ati nickel-chromium alloys ti nigbagbogbo jẹ idojukọ akọkọ, ohun elo tuntun le laipe ji awọn Ayanlaayo: regolith oṣupa.Lunar regolith jẹ Layer ti eruku ti o bo oṣupa, ati ESA ti ṣe afihan awọn anfani ti apapọ rẹ pẹlu titẹ 3D.Advenit Makaya, ẹlẹrọ iṣelọpọ giga ti ESA, ṣe apejuwe regolith oṣupa bi iru si nja, nipataki ti ohun alumọni ati awọn eroja kemikali miiran bii irin, iṣuu magnẹsia, aluminiomu, ati atẹgun.ESA ti ṣe ajọṣepọ pẹlu Lithoz lati ṣe agbejade awọn ẹya iṣẹ ṣiṣe kekere gẹgẹbi awọn skru ati awọn jia nipa lilo atunṣe oṣupa afarawe pẹlu awọn ohun-ini ti o jọra si eruku oṣupa gidi.
Pupọ julọ awọn ilana ti o kan ninu iṣelọpọ oṣupa regolith lo ooru, ṣiṣe ni ibamu pẹlu awọn imọ-ẹrọ bii SLS ati awọn solusan titẹ sita lulú.ESA tun nlo imọ-ẹrọ D-Apẹrẹ pẹlu ibi-afẹde ti iṣelọpọ awọn ẹya ti o lagbara nipa didapọ kiloraidi iṣuu magnẹsia pẹlu awọn ohun elo ati apapọ rẹ pẹlu ohun elo afẹfẹ magnẹsia ti a rii ninu apẹrẹ afarawe.Ọkan ninu awọn anfani pataki ti ohun elo oṣupa yii ni ipinnu atẹjade ti o dara julọ, ti o fun laaye laaye lati ṣe awọn ẹya pẹlu pipe to ga julọ.Ẹya yii le di ohun-ini akọkọ ni fifin iwọn awọn ohun elo ati awọn paati iṣelọpọ fun awọn ipilẹ oṣupa iwaju.
Lunar Regolith ni ibi gbogbo
Regolith Martian tun wa, ti o tọka si awọn ohun elo abẹlẹ ti a rii lori Mars.Lọwọlọwọ, awọn ile-iṣẹ aaye agbaye ko le gba ohun elo yii pada, ṣugbọn eyi ko da awọn onimọ-jinlẹ duro lati ṣe iwadii agbara rẹ ni awọn iṣẹ akanṣe aerospace kan.Awọn oniwadi n lo awọn apẹrẹ ti ohun elo ti a ṣe apẹrẹ ati pe wọn n ṣajọpọ rẹ pẹlu alloy titanium lati ṣe awọn irinṣẹ tabi awọn paati rocket.Awọn abajade akọkọ fihan pe ohun elo yii yoo pese agbara ti o ga julọ ati aabo ohun elo lati ipata ati ibajẹ itankalẹ.Botilẹjẹpe awọn ohun elo meji wọnyi ni awọn ohun-ini kanna, regolith oṣupa tun jẹ ohun elo idanwo julọ.Anfani miiran ni pe awọn ohun elo wọnyi le ṣe iṣelọpọ lori aaye laisi iwulo lati gbe awọn ohun elo aise lati Earth.Ni afikun, regolith jẹ orisun ohun elo ti ko pari, ṣe iranlọwọ lati dena aito.
Awọn ohun elo ti imọ-ẹrọ titẹ sita 3D ni ile-iṣẹ aerospace
Awọn ohun elo ti imọ-ẹrọ titẹ sita 3D ni ile-iṣẹ aerospace le yatọ si da lori ilana kan pato ti a lo.Fun apẹẹrẹ, lesa lulú ibusun seeli (L-PBF) le ṣee lo lati ṣe intricate kukuru-oro awọn ẹya ara, gẹgẹ bi awọn ọna šiše irinṣẹ tabi aaye apoju awọn ẹya ara.Ifilọlẹ, ibẹrẹ orisun California kan, lo imọ-ẹrọ titẹ sita sapphire-metal 3D Velo3D lati jẹki ẹrọ rọketi olomi E-2 rẹ.Ilana ti olupese ni a lo lati ṣẹda turbine fifa irọbi, eyiti o ṣe ipa pataki ni isare ati wiwakọ LOX (ọtẹgun olomi) sinu iyẹwu ijona.Turbine ati sensọ ni a tẹjade kọọkan ni lilo imọ-ẹrọ titẹ sita 3D ati lẹhinna pejọ.Ẹya tuntun yii n pese rọkẹti pẹlu ṣiṣan omi ti o tobi julọ ati titari nla, ti o jẹ ki o jẹ apakan pataki ti ẹrọ naa
Velo3D ṣe alabapin si lilo imọ-ẹrọ PBF ni iṣelọpọ ẹrọ rọketi omi E-2.
Iṣelọpọ afikun ni awọn ohun elo gbooro, pẹlu iṣelọpọ ti awọn ẹya kekere ati nla.Fun apẹẹrẹ, awọn imọ-ẹrọ titẹ sita 3D gẹgẹbi Isopọmọ Space's Stargate ojutu le ṣee lo lati ṣe awọn ẹya nla gẹgẹbi awọn tanki epo rocket ati awọn abẹfẹlẹ.Aaye Ibasepo ti ṣe afihan eyi nipasẹ iṣelọpọ aṣeyọri ti Terran 1, rọkẹti ti a tẹjade 3D ti o fẹrẹẹ patapata, pẹlu ojò epo gigun-mita pupọ kan.Ifilọlẹ akọkọ rẹ ni Oṣu Kẹta Ọjọ 23, Ọdun 2023, ṣe afihan ṣiṣe ati igbẹkẹle ti awọn ilana iṣelọpọ afikun.
Imọ-ẹrọ titẹ sita 3D ti o da lori extrusion tun ngbanilaaye fun iṣelọpọ awọn ẹya nipa lilo awọn ohun elo ti o ga julọ bii PEEK.Awọn ohun elo ti a ṣe ti thermoplastic yii ti ni idanwo tẹlẹ ni aaye ati pe wọn gbe sori Rover Rashid gẹgẹbi apakan ti iṣẹ apinfunni oṣupa UAE.Idi ti idanwo yii ni lati ṣe iṣiro ipadabọ PEEK si awọn ipo oṣupa to gaju.Ti o ba ṣaṣeyọri, PEEK le ni anfani lati rọpo awọn ẹya irin ni awọn ipo nibiti awọn ẹya irin ti fọ tabi awọn ohun elo ko to.Ni afikun, awọn ohun-ini iwuwo fẹẹrẹ PEEK le jẹ iye ninu iṣawakiri aaye.
Imọ-ẹrọ titẹ sita 3D le ṣee lo lati ṣe ọpọlọpọ awọn ẹya fun ile-iṣẹ aerospace.
Awọn anfani ti titẹ sita 3D ni ile-iṣẹ aerospace
Awọn anfani ti titẹ sita 3D ni ile-iṣẹ aerospace pẹlu imudara irisi ikẹhin ti awọn apakan ni akawe si awọn imuposi ikole ibile.Johannes Homa, CEO ti Austrian 3D itẹwe olupese Lithoz, so wipe "yi ọna ẹrọ mu ki awọn ẹya ara fẹẹrẹfẹ."Nitori ominira apẹrẹ, awọn ọja ti a tẹjade 3D ṣiṣẹ daradara ati nilo awọn orisun diẹ.Eyi ni ipa rere lori ipa ayika ti iṣelọpọ apakan.Aaye Ibasepo ti ṣe afihan pe iṣelọpọ afikun le dinku nọmba awọn paati ti o nilo lati ṣe ọkọ ofurufu.Fun apata Terran 1, awọn ẹya 100 ni o fipamọ.Ni afikun, imọ-ẹrọ yii ni awọn anfani pataki ni iyara iṣelọpọ, pẹlu rocket ti pari ni o kere ju awọn ọjọ 60.Ni idakeji, iṣelọpọ rọkẹti nipa lilo awọn ọna ibile le gba ọdun pupọ.
Nipa iṣakoso awọn orisun, titẹ sita 3D le fipamọ awọn ohun elo ati, ni awọn igba miiran, paapaa gba laaye fun atunlo egbin.Nikẹhin, iṣelọpọ afikun le di dukia to niyelori fun idinku iwuwo gbigbe-pipa ti awọn apata.Ibi-afẹde ni lati mu iwọn lilo awọn ohun elo agbegbe pọ si, gẹgẹbi regolith, ati dinku gbigbe awọn ohun elo laarin ọkọ ofurufu.Eyi jẹ ki o ṣee ṣe lati gbe itẹwe 3D nikan, eyiti o le ṣẹda ohun gbogbo lori aaye lẹhin irin-ajo naa.
Ti a ṣe ni Space ti firanṣẹ tẹlẹ ọkan ninu awọn atẹwe 3D wọn si aaye fun idanwo.
Awọn idiwọn ti titẹ sita 3D ni aaye
Botilẹjẹpe titẹ 3D ni ọpọlọpọ awọn anfani, imọ-ẹrọ tun jẹ tuntun ati pe o ni awọn idiwọn.Advenit Makaya sọ, "Ọkan ninu awọn iṣoro akọkọ pẹlu iṣelọpọ afikun ni ile-iṣẹ afẹfẹ jẹ iṣakoso ilana ati afọwọsi.”Awọn aṣelọpọ le tẹ laabu ati idanwo agbara apakan kọọkan, igbẹkẹle, ati microstructure ṣaaju ijẹrisi, ilana ti a mọ si idanwo ti kii ṣe iparun (NDT).Sibẹsibẹ, eyi le jẹ akoko-n gba ati gbowolori, nitorinaa ibi-afẹde ti o ga julọ ni lati dinku iwulo fun awọn idanwo wọnyi.Laipẹ NASA ṣe agbekalẹ ile-iṣẹ kan lati koju ọran yii, lojutu lori iwe-ẹri iyara ti awọn paati irin ti iṣelọpọ nipasẹ iṣelọpọ aropo.Ile-iṣẹ naa ni ero lati lo awọn ibeji oni-nọmba lati ṣe ilọsiwaju awọn awoṣe kọnputa ti awọn ọja, eyiti yoo ṣe iranlọwọ fun awọn onimọ-ẹrọ dara ni oye iṣẹ ati awọn idiwọn ti awọn apakan, pẹlu iye titẹ ti wọn le duro ṣaaju fifọ.Nipa ṣiṣe bẹ, ile-iṣẹ ni ireti lati ṣe iranlọwọ igbelaruge ohun elo ti titẹ sita 3D ni ile-iṣẹ afẹfẹ, ti o jẹ ki o munadoko diẹ sii ni idije pẹlu awọn ilana iṣelọpọ ibile.
Awọn paati wọnyi ti ni igbẹkẹle okeerẹ ati idanwo agbara.
Ni apa keji, ilana iṣeduro yatọ ti iṣelọpọ ba ṣe ni aaye.ESA's Advenit Makaya ṣe alaye, “Ilana kan wa ti o kan ṣiṣe itupalẹ awọn apakan lakoko titẹ.”Ọna yii ṣe iranlọwọ lati pinnu iru awọn ọja ti a tẹjade ni o dara ati eyiti kii ṣe.Ni afikun, eto atunṣe ti ara ẹni wa fun awọn atẹwe 3D ti a pinnu fun aaye ati pe a ni idanwo lori awọn ẹrọ irin.Eto yii le ṣe idanimọ awọn aṣiṣe ti o pọju ninu ilana iṣelọpọ ati ṣe atunṣe awọn paramita rẹ laifọwọyi lati ṣatunṣe awọn abawọn eyikeyi ninu apakan.Awọn ọna ṣiṣe meji wọnyi ni a nireti lati mu igbẹkẹle awọn ọja ti a tẹjade ni aaye.
Lati fọwọsi awọn solusan titẹ sita 3D, NASA ati ESA ti ṣeto awọn iṣedede.Awọn iṣedede wọnyi pẹlu lẹsẹsẹ awọn idanwo lati pinnu igbẹkẹle ti awọn apakan.Wọn ṣe akiyesi imọ-ẹrọ idapọ ibusun lulú ati pe wọn n ṣe imudojuiwọn wọn fun awọn ilana miiran.Sibẹsibẹ, ọpọlọpọ awọn oṣere pataki ni ile-iṣẹ ohun elo, bii Arkema, BASF, Dupont, ati Sabic, tun pese itọpa yii.
Ngbe ni aaye?
Pẹlu ilọsiwaju ti imọ-ẹrọ titẹ sita 3D, a ti rii ọpọlọpọ awọn iṣẹ akanṣe aṣeyọri lori Earth ti o lo imọ-ẹrọ yii lati kọ awọn ile.Eyi jẹ ki a ṣe iyalẹnu boya ilana yii le ṣee lo ni isunmọ tabi ọjọ iwaju jijinna lati kọ awọn ẹya gbigbe ni aaye.Lakoko ti gbigbe ni aaye jẹ eyiti ko ni otitọ lọwọlọwọ, kikọ awọn ile, paapaa lori oṣupa, le jẹ anfani fun awọn awòràwọ ni ṣiṣe awọn iṣẹ apinfunni aaye.Ibi-afẹde ti European Space Agency (ESA) ni lati kọ awọn ile lori oṣupa nipa lilo atunṣe oṣupa, eyiti o le ṣee lo lati kọ awọn odi tabi awọn biriki lati daabobo awọn astronauts lati itankalẹ.Gẹgẹbi Advenit Makaya lati ESA, oṣupa regolith jẹ eyiti o jẹ nipa 60% irin ati 40% oxygen ati pe o jẹ ohun elo pataki fun iwalaaye astronaut nitori pe o le pese orisun ailopin ti atẹgun ti o ba fa jade lati inu ohun elo yii.
NASA ti funni ni ẹbun $ 57.2 milionu kan si ICON fun idagbasoke eto titẹ sita 3D kan fun awọn ẹya ile lori oju oṣupa ati pe o tun ṣe ifowosowopo pẹlu ile-iṣẹ lati ṣẹda ibugbe Mars Dune Alpha kan.Ibi-afẹde ni lati ṣe idanwo awọn ipo igbe laaye lori Mars nipa nini awọn oluyọọda gbe ni ibugbe fun ọdun kan, ti n ṣe adaṣe awọn ipo lori Red Planet.Awọn akitiyan wọnyi ṣe aṣoju awọn igbesẹ to ṣe pataki si ọna kikọ taara awọn ẹya ti a tẹjade 3D lori oṣupa ati Mars, eyiti o le ṣe ọna nikẹhin fun isọdọkan aaye eniyan.
Ni ọjọ iwaju ti o jinna, awọn ile wọnyi le jẹ ki igbesi aye wa laaye ni aaye.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹta-14-2023