3D отпечатаните части в момента обикалят Земята, доставят сателити в орбита и бродят по повърхността на далечни планети. Вижте как иновациите, подкрепени от NASA, стимулират приемането и иновациите за 3D печат тук на Земята.
3D печатът като производствен метод се разви изключително много през последното десетилетие. Въпреки че някои остават скептични относно потенциала на индустрията, NASA- водещата организация за космически изследвания и проучвания в света – е над Луната с 3D принтери. НАСА не само е възприела съществуващите технологии (в момента на Марс има части с 3D печат), те активно работят за издигане на производството на добавки на следващото ниво чрез финансиране, изследвания и практическо приложение.
Въпреки че NASA вече е демонстрирала способността за производство на добавки за производство на части за космически мисии, агенцията е един от най-големите поддръжници и най-ентусиазираните поддръжници на 3D печат и е доверил много на способността на 3D печат да направи мисията си по-лесна и по-евтина. Организацията непрекъснато се стреми да прокара границите чрез експерименти, изследвания и разработки и чрез предоставяне на финансиране на външни проекти и иноватори.
NASAустанови, че 3D печатът може да предложи решение на много въпроси, пред които са изправени човешките начинания в дълбокия космос. Агенцията се доверява на технологията и непрекъснато се стреми да я използва там, където досега не е преминавал нито един производствен метод.
Резултатите демонстрират зрелостта и ефективността на технологиите за 3D печат в предизвикателни приложения. И наистина, ако е достатъчно добър за NASA, 3D печат определено е повече от достатъчен за всякакви индустрии.
Нека да разгледаме проектите, продуктите и напредъка в НАСА, който движи цялата индустрия за 3D печат напред.
3D отпечатан хардуер с ракетен двигател
Миналия месец НАСА тества части за ракетни двигатели, разработени в партньорство с Aerojet Rocketdyne, базиран в Калифорния производител на аерокосмическа техника, който използва методи за производство на метални добавки. Екипът на разработчиците проектира и произвежда леки горивни камери, заедно с дюзи и инжектори, които ще бъдат направени с технологии за 3D печат. Новата горивна камера и дюза преминаха през различните изпитване.
Основната горивна камера изпитва налягане до 750 psi за всички проведени тестове и изчислява температурите на горещите газове, приближаващи се до 3427ºC.
Aerojet Rocketdyne е инвестирал повече от 20 години в технология за производство на добавки, което според него драстично намалява количеството работа с докосване, необходимо за изграждането на много компоненти на двигателя, за да може да осигури по-достъпни продукти. „Компонентите, на които някога са били необходими стотици часове, за да се произведат с традиционни производствени техники, вече могат да бъдат изградени само за дни с помощта на една машина. Това значително намалява времето за изпълнение и ни позволява да предлагаме нашите продукти на пазара по-бързо “, казва компанията.
Маршрут за изследване на Марс
Когато Rover of Perseverance (познат като Percy) кацна на Марс на 18 февруари 2021 г., той донесе със себе си 11 3D отпечатани метални части. Пет от частите, отпечатани от титан, образуват обвивката на инструмента PIXL, който търси признаци на вкаменен микробен живот на Марс. Останалите шест никелови части от суперсплав могат да бъдат намерени в топлообменниците на модула на Percy MOXIE. MOXIE създава кислород чрез прегряване на марсианския въздух и в бъдеще може да произвежда промишлени количества кислород на Марс.
Частите PIXL, които бяха 3D отпечатани Carpenter Additive, направиха инструмента три до четири пъти по-лек, отколкото би бил при конвенционално произведените части. Всеки топлообменник MOXIE се отпечатва 3D като едно цяло, докато при конвенционално обработените топлообменници те трябва да бъдат направени от две части и заварени заедно.
3D отпечатани местообитания на Марс
В програма на НАСА през 2019 г., 3D Printed Habitat Challenge, намери новаторски начини за използване на 3D печат за създаване на местообитания за бъдеща мисия на Марс. Победителят в предизвикателството беше AI SpaceFactory, който създаде метод за 3D отпечатване на многоетажна къща на Марс, използвайки базалтови влакна, извлечени от марсиански скали и PLA биопластмаса, произведена от растения, отглеждани на Марс. Материалът е два до три пъти по-здрав и пет пъти по-траен от бетона.
„Разработихме тези технологии за космоса, но те имат потенциала да трансформират начина, по който изграждаме на Земята“, казва Дейвид Малот, главен изпълнителен директор и основател на AI SpaceFactory. „Използвайки естествени, биоразградими материали, отглеждани от култури, бихме могли да елиминираме масивните отпадъци от нерециклируем бетон в строителната индустрия и да възстановим нашата планета.“
3D отпечатана човешка тъкан
Току-що приключилото предизвикателство на Vascular Tissue Challenge също разшири границите на 3D печат, макар и в малко по-различна посока. Както финалистите на първо, така и на второ място, използваха 3D печат, за да създадат гел-подобни форми, за да отгледат кубче с форма на човешка чернодробна тъкан, която може да оцелее в човешкото тяло. Според НАСА технологиите, използвани за създаване на тъканни парчета, могат да доведат до подобрени фармацевтични изследвания и в дългосрочен план до напълно отпечатани изкуствени органи за трансплантация.
„Не мога да преувелича какво впечатляващо постижение е това“, казва Джим Ройтер, асоцииран администратор на НАСА за космически технологии. „Ще бъде изключително да чуем за първата трансплантация на изкуствен орган един ден и да мислим, че това ново предизвикателство на НАСА може да е изиграло малка роля за осъществяването му.“
3D печат в космоса на МКС
3D принтерите сега се носят далеч над света. Всъщност първият търговски микрогравитационен пластмасов 3D принтер на Redwire беше пуснат на Международната космическа станция (ISS) през 2016 г. Оттогава той предоставя услуги за производство в орбита и отпечатва над 200 инструмента и основни резервни части за ISS, това много улесни ограничените възможности за веригата на доставки.
Изчакването на седмици или месеци, докато доставките за критична поддръжка бъдат изпратени от Земята, не винаги е възможно. Тъй като хората се впускат по-далеч в Слънчевата система, тези мисии за снабдяване с товари ще станат по-скъпи и сложни, което принуждава НАСА да обмисли алтернативни варианти за доставки на космически кораби. „Възможността за 3D отпечатване на части и инструменти при поискване, драстично ще намали времето, необходимо за извеждане на частите в орбита, и ще увеличи надеждността и безопасността на космическите мисии, като същевременно ще намали разходите“, казва подразделението Redwire Made in Space, производителят на всички 3D принтерите на ISS.
Що се отнася до изстрелването на ракети, факторът, който е може би е над всички останали по важност, това е -теглото. Колкото по-малко тегло трябва да излети от Земята, толкова по-малко гориво ви трябва и по-евтино е стартирането. Всъщност свалянето на един килограм от теглото на полезния товар намалява стартовите разходи с повече от 10 000 долара. Не е изненадващо, че НАСА предпочита материали, които могат да направят частите възможно най-леки и консолидирани. Избраният метал за НАСА при 3D печат обикновено е титан, поради високата си якост, ниско тегло и отлична устойчивост на корозия.
0 Comments