20-nji asyrdan bäri adamzat giňişligi öwrenmek we Eartheriň daşyndaky zatlara düşünmek bilen haýran galýar.NASA we ESA ýaly esasy guramalar kosmos gözleginde öňdäki hatarda durýar we bu ýeňişde ýene bir möhüm oýunçy 3D çap etmekdir.Arzan bahadan çylşyrymly bölekleri çalt öndürmek ukyby bilen bu dizaýn tehnologiýasy kompaniýalarda has meşhur bolýar.Hemra, kosmos enjamlary we raketa bölekleri ýaly köp sanly programmany döretmäge mümkinçilik berýär.Aslynda, “SmarTech” -iň habaryna görä, 2026-njy ýyla çenli hususy kosmos senagaty goşmaça önümçiliginiň bazar bahasy 2,1 milliard ýewro ýeter diýlip garaşylýar.
Ilki bilen 3D çap etmek, esasan, lukmançylyk, awtoulag we howa giňişliginde çalt prototip etmek üçin ulanyldy.Şeýle-de bolsa, tehnologiýa has giňden ýaýranlygy sebäpli, ahyrky maksatly komponentler üçin has köp ulanylýar.Metal goşmaça önümçilik tehnologiýasy, esasanam L-PBF, kosmos şertlerine laýyk gelýän aýratynlyklary we çydamlylygy bolan dürli metallary öndürmäge mümkinçilik berdi.Aerokosmos komponentlerini öndürmekde DED, baglaýjy jet we ekstruziýa prosesi ýaly beýleki 3D çaphana tehnologiýalary hem ulanylýar.Soňky ýyllarda “Made in Space” we “Relativity Space” ýaly kompaniýalar howa giňişliginiň böleklerini dizaýn etmek üçin 3D çap etmek tehnologiýasyny ulanyp, täze işewürlik modelleri peýda boldy.
Otnositel giňişlik, howa giňişligi üçin 3D printeri ösdürýär
Aerokosmosda 3D çaphana tehnologiýasy
Indi olary tanadanymyzdan soň, howa giňişliginde ulanylýan dürli 3D çaphana tehnologiýalaryna has içgin seredeliň.Ilki bilen, metal goşundy önümçiliginiň, esasanam L-PBF, bu ugurda iň giňden ulanylýandygyny bellemelidiris.Bu amal, metal poroşok gatlagyny gatlak bilen birleşdirmek üçin lazer energiýasyny ulanmagy öz içine alýar.Esasanam kiçi, çylşyrymly, takyk we ýöriteleşdirilen bölekleri öndürmek üçin amatlydyr.Aerokosmos öndürijileri metal sim ýa-da poroşok goýmagy öz içine alýan we esasan ýöriteleşdirilen metal ýa-da keramiki bölekleri bejermek, örtmek ýa-da öndürmek üçin ulanylýan DED-den peýdalanyp bilerler.
Munuň tersine, baglaýjy jet, önümçiligiň tizligi we arzan bahasy taýdan amatly bolsa-da, ýokary öndürijilikli mehaniki bölekleri öndürmek üçin amatly däl, sebäbi ahyrky önümiň önümçilik wagtyny köpeldýän gaýtadan işlemegi güýçlendirmek ädimlerini talap edýär.Ekstruziýa tehnologiýasy kosmos gurşawynda hem täsirli.Polimerleriň hemmesiniň kosmosda ulanmak üçin amatly däldigini, ýöne PEEK ýaly ýokary öndürijilikli plastmassalaryň güýji sebäpli käbir metal bölekleriniň ýerini tutup biljekdigini bellemelidiris.Şeýle-de bolsa, bu 3D çap etmek prosesi henizem giňden ýaýranok, ýöne täze materiallary ulanyp kosmos gözlegleri üçin gymmatly baýlyga öwrülip biler.
Lazer poroşok düşek birleşmesi (L-PBF), howa giňişligi üçin 3D çap etmekde giňden ulanylýan tehnologiýa.
Kosmos materiallarynyň mümkinçiligi
Aerokosmos pudagy, bazary bozup biljek innowasion alternatiwalary teklip edip, 3D çap etmek arkaly täze materiallary gözleýär.Titan, alýumin we nikel-hrom erginleri ýaly metallar hemişe esasy üns merkezinde bolsa-da, täze material ýakyn wagtda üns merkezini ogurlap biler: Aý regolit.Aý regoliti aýy gurşap alýan tozan gatlagydyr we ESA ony 3D çap etmek bilen birleşdirmegiň peýdalaryny görkezdi.ESA-nyň uly önümçilik inereneri Adwenit Makaýa aý regolitini, esasan, kremniden we demir, magniý, alýumin we kislorod ýaly beýleki himiki elementlerden emele gelen betona meňzeýär.ESA “Lithoz” bilen hakyky aýyň tozanyna meňzeş häsiýetli simulirlenen aý regolitini ulanyp, nurbat we dişli ýaly ownuk funksional bölekleri öndürmek üçin hyzmatdaşlyk etdi.
Aý regolitini öndürmek bilen baglanyşykly prosesleriň köpüsi, SLS we poroşok baglaýjy çap ediş çözgütleri ýaly tehnologiýalara laýyk gelýän ýylylygy ulanýar.ESA, şeýle hem, magniý hloridi materiallar bilen garyşdyrmak we simulirlenen nusgada tapylan magniý oksidi bilen birleşdirmek arkaly gaty bölekleri öndürmek maksady bilen D-Shape tehnologiýasyny ulanýar.Bu aý materialynyň möhüm artykmaçlyklaryndan biri, iň ýokary takyklyk bilen bölekleri öndürmäge mümkinçilik berýän has inçe çap çözgüdi.Bu aýratynlyk, geljekki Aý bazalary üçin amaly goşundylary we önümçilik komponentlerini giňeltmekde esasy baýlyga öwrülip biler.
Aý Regolit hemme ýerde
Marsda tapylan ýerasty materiallara salgylanyp, Martian regolit hem bar.Häzirki wagtda halkara kosmos agentlikleri bu materialy dikeldip bilmeýärler, ýöne bu alymlaryň käbir aerokosmos taslamalarynda onuň potensialyny öwrenmegini bes etmedi.Gözlegçiler bu materialyň simulirlenen nusgalaryny ulanýarlar we gurallary ýa-da raketa komponentlerini öndürmek üçin titanium garyndysy bilen birleşdirýärler.Ilkinji netijeler bu materialyň has ýokary güýç berjekdigini we enjamlary poslama we radiasiýa zeperlerinden gorajakdygyny görkezýär.Bu iki materialyň meňzeş häsiýetleri bar bolsa-da, Aý regoliti henizem synagdan geçen materialdyr.Anotherene bir artykmaçlygy, bu materiallaryň ýerden çig mal daşamagyň zerurlygy bolmazdan ýerinde öndürilip bilner.Mundan başga-da, regolit tükeniksiz material çeşmesidir, gytçylygyň öňüni almaga kömek edýär.
Aerokosmos pudagynda 3D çaphana tehnologiýasynyň ulanylyşy
Howa giňişliginde 3D çaphana tehnologiýasynyň ulanylyşy, ulanylýan aýratyn prosese baglylykda üýtgäp biler.Mysal üçin, gural ulgamlary ýa-da kosmos ätiýaçlyk şaýlary ýaly çylşyrymly gysga möhletli bölekleri öndürmek üçin lazer tozy düşek birleşmesi (L-PBF) ulanylyp bilner.Kaliforniýada ýerleşýän “Launcher”, E-2 suwuk raketa hereketlendirijisini güýçlendirmek üçin Velo3D-iň ýakut-metal 3D çap etmek tehnologiýasyny ulandy.Öndürijiniň prosesi LOX (suwuk kislorod) ýangyjy kamerasyna tizlenmekde we sürmekde möhüm rol oýnaýan induksiýa turbinasyny döretmek üçin ulanyldy.Turbina we datçik hersi 3D çap etmek tehnologiýasy arkaly çap edildi we soňra ýygnandy.Bu innowasiýa komponenti, raketany hereketlendirijiniň möhüm bölegi edip, has köp suwuklyk akymy we has uly zyňyş bilen üpjün edýär
Velo3D, E-2 suwuk raketa hereketlendirijisini öndürmekde PBF tehnologiýasynyň ulanylmagyna goşant goşdy.
Goşmaça önümçiligiň kiçi we uly gurluşlary öndürmek ýaly giň goşundylary bar.Mysal üçin, “Relativity Space” -iň “Stargate” çözgüdi ýaly 3D çaphana tehnologiýalary raketa ýangyç guýujy enjamlar we perişan pyçaklary ýaly uly bölekleri öndürmek üçin ulanylyp bilner.Otnositellik giňişligi, takmynan 3D çap edilen raketa, şol sanda birnäçe metr uzynlykdaky ýangyç guýujy enjamy Terran 1-iň üstünlikli öndürilmegi arkaly subut etdi.2023-nji ýylyň 23-nji martynda ilkinji satuwy goşmaça önümçilik prosesleriniň netijeliligini we ygtybarlylygyny görkezdi.
Ekstruziýa esasly 3D çaphana tehnologiýasy, PEEK ýaly ýokary öndürijilikli materiallary ulanyp, bölekleri öndürmäge mümkinçilik berýär.Bu termoplastikadan ýasalan komponentler eýýäm kosmosda synagdan geçirildi we BAE-nyň Aý missiýasynyň çäginde Raşid roverine ýerleşdirildi.Bu synagyň maksady, PEEK-iň aşa aý şertlerine garşylygyny bahalandyrmakdy.Üstünlikli bolsa, PEEK metal bölekleri döwülen ýa-da materiallar az bolan ýagdaýynda metal böleklerini çalşyp biler.Mundan başga-da, PEEK-iň ýeňil häsiýetleri kosmos gözleginde möhüm bolup biler.
3D çaphana tehnologiýasy, howa giňişligi üçin dürli bölekleri öndürmek üçin ulanylyp bilner.
Aerokosmos pudagynda 3D çap etmegiň artykmaçlyklary
Aerokosmos pudagynda 3D çap etmegiň artykmaçlyklary, adaty gurluşyk usullary bilen deňeşdirilende bölekleriň soňky görnüşini gowulandyrmagy öz içine alýar.Awstriýanyň 3D printer öndürijisi Lithozyň baş direktory Johannesohannes Homa "bu tehnologiýa bölekleri ýeňilleşdirýär" -diýdi.Dizaýn azatlygy sebäpli 3D çap edilen önümler has täsirli we az serişdeleri talap edýär.Bu bölek önümçiliginiň daşky gurşawa täsirine oňyn täsir edýär.Otnositellik giňişligi goşmaça önümçiligiň kosmos gämisini öndürmek üçin zerur komponentleriň sanyny ep-esli azaldyp biljekdigini görkezdi.“Terran 1” raketasy üçin 100 bölek tygşytlandy.Mundan başga-da, bu tehnologiýa önümçiligiň tizliginde möhüm artykmaçlyklara eýe bolup, raketa 60 günüň içinde tamamlanar.Munuň tersine, adaty usullary ulanyp raketa öndürmek birnäçe ýyl alyp biler.
Resurslary dolandyrmak meselesinde 3D çap etmek materiallary tygşytlap biler we käbir ýagdaýlarda hatda galyndylary gaýtadan işlemäge hem mümkinçilik berer.Netijede, goşmaça önümçilik raketalaryň uçuş agramyny azaltmak üçin gymmatly baýlyga öwrülip biler.Maksat regolit ýaly ýerli materiallary has köp ulanmak we kosmos gämilerinde materiallaryň daşalmagyny azaltmak.Bu, syýahatdan soň ýerinde hemme zady döredip bilýän diňe 3D printeri götermäge mümkinçilik berýär.
“Made in Space” eýýäm 3D printerlerinden birini synag üçin kosmosa iberdi.
Kosmosda 3D çap etmegiň çäklendirmeleri
3D çap etmegiň köp artykmaçlygy bar bolsa-da, tehnologiýa henizem täze we çäklendirmeleri bar.Adwenit Makaýa: "Aerokosmos pudagynda goşmaça önümçilik bilen baglanyşykly esasy meseleleriň biri prosese gözegçilik we tassyklamak" -diýdi.Öndürijiler laboratoriýa girip, her böleginiň güýjüni, ygtybarlylygyny we mikrostrukturasyny barlamazdan ozal synag edip bilerler, bu weýran ediji synag (NDT).Şeýle-de bolsa, bu hem köp wagt talap edip biler, hem gymmat bolup biler, şonuň üçin esasy maksat bu synaglaryň zerurlygyny azaltmakdyr.NASA ýaňy-ýakynda goşmaça önümçilikde öndürilen metal bölekleriniň çalt kepillendirilmegine gönükdirilen bu meseläni çözmek üçin merkez döretdi.Merkez, önümleriň kompýuter modellerini gowulandyrmak üçin sanly ekizleri ulanmagy maksat edinýär, bu in engineenerlere bölekleriň işleýşine we çäklendirmelerine, şol sanda döwülmezden ozal näçe basyşa çydap biljekdigine has gowy düşünmäge kömek eder.Şeýle etmek bilen, merkez 3D önümçiliginiň howa giňişliginde ulanylmagyny we adaty önümçilik usullary bilen bäsdeşlikde has täsirli bolmagy umyt edýär.
Bu komponentler hemmetaraplaýyn ygtybarlylygy we güýç synagyndan geçdi.
Başga bir tarapdan, önümçilik kosmosda edilse, barlamak prosesi başga.ESA-nyň Adwenit Makaýa: "Çap edilende bölekleri derňemegi öz içine alýan bir usul bar" -diýdi.Bu usul haýsy çap edilen önümleriň laýykdygyny we haýsysynyň laýyk däldigini kesgitlemäge kömek edýär.Mundan başga-da, kosmos üçin niýetlenen we printerlerde synag edilýän 3D printerler üçin öz-özüni düzetmek ulgamy bar.Bu ulgam önümçilik prosesinde bolup biljek ýalňyşlyklary kesgitläp we bölekdäki kemçilikleri düzetmek üçin parametrlerini awtomatiki üýtgedip biler.Bu iki ulgam, kosmosda çap edilen önümleriň ygtybarlylygyny ýokarlandyrar diýlip garaşylýar.
3D çap çözgütlerini barlamak üçin NASA we ESA standartlary döretdiler.Bu ülňüler bölekleriň ygtybarlylygyny kesgitlemek üçin birnäçe synaglary öz içine alýar.Poroşok düşek birleşdirmek tehnologiýasyny göz öňünde tutýarlar we beýleki amallar üçin täzeleýärler.Şeýle-de bolsa, Arkema, BASF, Dupont we Sabic ýaly materiallar pudagynda esasy oýunçylaryň köpüsi bu yzarlamany üpjün edýär.
Kosmosda ýaşaýarsyňyzmy?
3D çaphana tehnologiýasynyň ösmegi bilen, Earther ýüzünde bu tehnologiýany jaý gurmak üçin ulanýan köp sanly üstünlikli taslamany gördük.Bu, bu prosesiň ýakyn ýa-da uzak geljekde kosmosda ýaşaýyş jaýlaryny gurmak üçin ulanylyp bilinjekdigi hakda oýlanýar.Häzirki wagtda kosmosda ýaşamak mümkin däl bolsa-da, esasanam Aýda jaý gurmak kosmonawtlar üçin kosmos missiýalaryny ýerine ýetirmekde peýdaly bolup biler.Spaceewropa kosmos gullugynyň (ESA) maksady, kosmonawtlary radiasiýadan goramak üçin diwar ýa-da kerpiç gurmak üçin ulanyp boljak Aý regolitini ulanyp, aýda gümmezler gurmakdyr.ESA-dan Adwenit Makaýanyň pikiriçe, Aý regoliti takmynan 60% metaldan we 40% kisloroddan durýar we kosmonawtlaryň ýaşamagy üçin möhüm materialdyr, sebäbi bu materialdan çykarylsa tükeniksiz kislorod çeşmesini berip biler.
NASA Aýyň üstündäki gurluşlary gurmak üçin 3D çap ulgamyny ösdürendigi üçin ICON-a 57,2 million dollar peşgeş berdi we bu kompaniýa bilen “Mars Dune Alpha” mekanyny döretmek üçin hyzmatdaşlyk edýär.Maksat, Gyzyl planetadaky şertleri simulasiýa edip, meýletinçileriň bir ýyl ýaşamak şertlerinde Marsda ýaşaýyş şertlerini barlamak.Bu tagallalar, aýda we Marsda 3D çap edilen desgalary gönüden-göni gurmak ugrundaky möhüm ädimleri görkezýär, netijede adam giňişliginiň kolonizasiýasyna ýol açyp biler.
Houseakyn geljekde bu jaýlar kosmosda ýaşamaga mümkinçilik döredip biler.
Iş wagty: Iýun-14-2023