Ji sedsala 20an vir ve, mirovahî bi keşifkirina fezayê û têgihîştina tiştên ku li pişt Erdê hene matmayî maye. Rêxistinên mezin ên wekî NASA û ESA di pêşengiya keşifkirina fezayê de bûn, û lîstikvanek din ê girîng di vê fetihê de çapkirina 3D ye. Bi şiyana hilberîna bilez a perçeyên tevlihev bi lêçûnek kêm, ev teknolojiya sêwirandinê di nav şîrketan de her ku diçe populertir dibe. Ew afirandina gelek serîlêdanan gengaz dike, wekî peyk, cilên fezayê û pêkhateyên roketan. Bi rastî, li gorî SmarTech, tê payîn ku nirxa bazarê ya hilberîna lêzêdekirinê ya pîşesaziya fezayê ya taybet heya sala 2026an bigihîje 2.1 mîlyar €. Ev pirsek derdixe holê: Çapkirina 3D çawa dikare alîkariya mirovan bike ku di fezayê de serbikevin?
Di destpêkê de, çapkirina 3D bi giranî ji bo prototîpkirina bilez di pîşesaziyên bijîşkî, otomobîl û hewavaniyê de dihat bikar anîn. Lêbelê, ji ber ku teknoloji berfirehtir bûye, ew ji bo pêkhateyên armanca dawîn bêtir tê bikar anîn. Teknolojiya çêkirina lêzêdekirina metalan, bi taybetî L-PBF, rê daye hilberîna cûrbecûr metalan bi taybetmendî û domdariyek guncan ji bo şert û mercên fezayê yên dijwar. Teknolojiyên din ên çapkirina 3D, wekî DED, jetting binder, û pêvajoya derxistinê, di çêkirina pêkhateyên hewavaniyê de jî têne bikar anîn. Di salên dawî de, modelên karsaziyê yên nû derketine holê, ku şîrketên wekî Made in Space û Relativity Space teknolojiya çapkirina 3D bikar tînin da ku pêkhateyên hewavaniyê sêwirînin.
Relativity Space ji bo pîşesaziya hewavaniyê çapkerek 3D pêş dixe
Teknolojiya çapkirina 3D di hewavaniyê de
Niha ku me ew dan nasîn, em ji nêz ve li teknolojiyên çapkirina 3D yên cûrbecûr ên ku di pîşesaziya hewavaniyê de têne bikar anîn binêrin. Pêşî, divê were zanîn ku çêkirina lêzêdekirina metal, nemaze L-PBF, di vî warî de herî zêde tê bikar anîn. Ev pêvajo karanîna enerjiya lazerê ji bo hevgirtina toza metal qat bi qat vedihewîne. Ew bi taybetî ji bo hilberîna perçeyên piçûk, tevlihev, rast û xwerû guncan e. Hilberînerên hewavaniyê jî dikarin ji DED sûd werbigirin, ku tê de danîna têl an toza metal heye û bi giranî ji bo tamîrkirin, pêçandin, an hilberîna perçeyên metal an seramîk ên xwerû tê bikar anîn.
Berevajî vê, her çend ji hêla leza hilberînê û lêçûna kêm ve avantaj be jî, ji bo hilberîna perçeyên mekanîkî yên performansa bilind ne guncaw e ji ber ku ew gavên xurtkirina piştî pêvajoyê hewce dike ku dema çêkirina hilbera dawîn zêde dike. Teknolojiya derxistinê di jîngeha fezayê de jî bi bandor e. Divê were zanîn ku ne hemî polîmer ji bo karanîna di fezayê de guncaw in, lê plastîkên performansa bilind ên wekî PEEK dikarin ji ber hêza xwe hin perçeyên metalî biguherînin. Lêbelê, ev pêvajoya çapkirina 3D hîn jî pir belav nebûye, lê ew dikare bi karanîna materyalên nû bibe sermayeyek hêja ji bo keşifkirina fezayê.
Fusiona Bed a Tozê ya Lazerê (L-PBF) teknolojiyek e ku di çapkirina 3D de ji bo hewavaniyê bi berfirehî tê bikar anîn.
Potansiyela Materyalên Fezayê
Pîşesaziya hewavaniyê bi rêya çapkirina 3D materyalên nû vedikole, alternatîfên nûjen pêşniyar dike ku dibe ku bazarê têk bibin. Her çend metalên wekî tîtanîyûm, alumînyûm û alloyên nîkel-kromê her gav balê dikişînin jî, dibe ku materyalek nû di demek nêzîk de balê bikişîne ser xwe: regolîta heyvê. Regolîta heyvê qatek tozê ye ku heyvê vedişêre, û ESA feydeyên hevgirtina wê bi çapkirina 3D re nîşan daye. Advenit Makaya, endezyarek payebilind ê çêkirinê yê ESA, regolîta heyvê wekî betonê dişibihe, ku bi giranî ji silîkon û hêmanên kîmyewî yên din ên wekî hesin, magnezyûm, alumînyûm û oksîjenê pêk tê, diyar dike. ESA bi Lithoz re hevkarî kiriye da ku perçeyên piçûk ên fonksiyonel ên wekî pêç û gerokan bi karanîna regolîta heyvê ya simulasyonkirî bi taybetmendiyên dişibin toza heyvê ya rastîn hilberîne.
Piraniya pêvajoyên ku di çêkirina regolitha heyvê de têne bikar anîn germê bikar tînin, ku ew bi teknolojiyên wekî SLS û çareseriyên çapkirina bi girêdana tozê re hevaheng dike. ESA her weha teknolojiya D-Shape bikar tîne bi armanca hilberandina perçeyên hişk bi tevlihevkirina klorîda magnezyûmê bi materyalan re û hevgirtina wê bi oksîda magnezyûmê ya di nimûneya simulasyonê de tê dîtin. Yek ji avantajên girîng ên vê materyalê heyvê çareseriya wê ya çapkirinê ya nermtir e, ku dihêle ew perçeyan bi rastbûna herî bilind hilberîne. Ev taybetmendî dikare bibe sermayeya sereke di berfirehkirina rêza sepanan û çêkirina pêkhateyan ji bo bingehên heyvê yên pêşerojê de.
Regolithê Heyvî li Her Derê ye
Her wiha regolitha Marsî jî heye, ku behsa madeya binê erdê ya li ser Marsê tê kirin. Niha, ajansên fezayê yên navneteweyî nikarin vê materyalê vegerînin, lê ev yek nehiştiye ku zanyar potansiyela wê di hin projeyên fezayê de lêkolîn bikin. Lêkolîner nimûneyên simulasyonkirî yên vê materyalê bikar tînin û wê bi hevbendiya tîtanyûmê re dikin yek da ku amûr an pêkhateyên roketan hilberînin. Encamên destpêkê nîşan didin ku ev materyal dê hêzek bilindtir peyda bike û alavan ji zengarbûn û zirara tîrêjê biparêze. Her çend van her du materyalan xwedî taybetmendiyên wekhev bin jî, regolitha heyvê hîn jî materyalê herî zêde tê ceribandin e. Avantajek din jî ev e ku ev materyal dikarin li cîhê bêyî hewcedariya veguhastina madeyên xav ji Erdê werin çêkirin. Wekî din, regolith çavkaniyek materyalê ya bêdawî ye, ku dibe alîkar ku pêşî li kêmbûna wê were girtin.
Serlêdanên teknolojiya çapkirina 3D di pîşesaziya hewavaniyê de
Sepandina teknolojiya çapkirina 3D di pîşesaziya hewavaniyê de dikare li gorî pêvajoya taybetî ya ku tê bikar anîn cûda bibe. Bo nimûne, hevgirtina nivîna toza lazer (L-PBF) dikare ji bo çêkirina perçeyên tevlihev ên demkurt, wekî pergalên amûran an perçeyên yedek ên fezayê were bikar anîn. Launcher, destpêkek li Kalîforniyayê, teknolojiya çapkirina 3D ya safîr-metal a Velo3D bikar anî da ku motora roketa şile ya E-2 ya xwe baştir bike. Pêvajoya çêker ji bo çêkirina turbîna enduksiyonê hate bikar anîn, ku rolek girîng di lezandin û ajotina LOX (oksîjena şile) nav odeya şewitandinê de dilîze. Turbîn û sensor her yek bi karanîna teknolojiya çapkirina 3D hatin çap kirin û dûv re hatin civandin. Ev pêkhateya nûjen ji roketê re herikîna şile ya mezintir û kişandina mezintir peyda dike, ku wê dike beşek girîng a motorê.
Velo3D beşdarî karanîna teknolojiya PBF di çêkirina motora roketa şile ya E-2 de bû.
Çêkirina zêdeker xwedî sepanên berfireh e, di nav de hilberîna avahiyên piçûk û mezin. Bo nimûne, teknolojiyên çapkirina 3D yên wekî çareseriya Stargate ya Relativity Space dikarin ji bo çêkirina perçeyên mezin ên wekî tankên sotemeniyê yên rokêtan û perên perwaneyan werin bikar anîn. Relativity Space ev yek bi rêya hilberîna serketî ya Terran 1, rokêtek ku hema hema bi tevahî bi çapkirina 3D hatiye çêkirin, ku tankek sotemeniyê ya çend metre dirêj jî di nav de ye, îspat kiriye. Yekem firîna wê di 23ê Adara 2023an de, karîgerî û pêbaweriya pêvajoyên çêkirina zêdeker nîşan da.
Teknolojiya çapkirina 3D ya li ser bingeha derxistinê di heman demê de rê dide hilberîna parçeyan bi karanîna materyalên performansa bilind ên wekî PEEK. Parçeyên ji vê termoplastîkê hatine çêkirin berê di fezayê de hatine ceribandin û wekî beşek ji mîsyona heyvê ya Îmaratên Yekbûyî yên Erebî li ser rovera Rashid hatine danîn. Armanca vê ceribandinê nirxandina berxwedana PEEK-ê li hember şert û mercên dijwar ên heyvê bû. Ger serketî be, PEEK dikare parçeyên metal di rewşên ku parçeyên metal dişkên an materyal kêm in de biguhezîne. Wekî din, taybetmendiyên sivik ên PEEK-ê dikarin di lêgerîna fezayê de bi qîmet bin.
Teknolojiya çapkirina 3D dikare ji bo çêkirina cûrbecûr parçeyan ji bo pîşesaziya hewavaniyê were bikar anîn.
Avantajên çapkirina 3D di pîşesaziya hewavaniyê de
Awantajên çapkirina 3D di pîşesaziya hewavaniyê de xuyangeke dawî ya parçeyan li gorî teknîkên avakirina kevneşopî çêtir dike. Johannes Homa, CEOyê hilberînerê çapkerê 3D yê Awusturyayî Lithoz, diyar kir ku "ev teknoloji parçeyan siviktir dike." Ji ber azadiya sêwiranê, berhemên çapkirî yên 3D bikêrtir in û çavkaniyên kêmtir hewce dikin. Ev bandorek erênî li ser bandora jîngehê ya hilberîna parçeyan dike. Relativity Space nîşan da ku çêkirina lêzêdekirinê dikare hejmara pêkhateyên ku ji bo çêkirina keştîyên fezayê hewce ne bi girîngî kêm bike. Ji bo roketa Terran 1, 100 parçe hatin xilas kirin. Wekî din, ev teknolojî di leza hilberînê de avantajên girîng hene, ku roket di nav kêmtirî 60 rojan de tê temam kirin. Berevajî vê, çêkirina roketek bi karanîna rêbazên kevneşopî dikare çend salan bidome.
Derbarê rêveberiya çavkaniyan de, çapkirina 3D dikare materyalan teserûf bike û di hin rewşan de, heta rê bide vegerandina bermayiyan jî. Di dawiyê de, çêkirina lêzêdekirinê dikare bibe sermayeyek hêja ji bo kêmkirina giraniya rabûna roketan. Armanc ew e ku karanîna materyalên herêmî, wekî regolith, herî zêde were zêdekirin û veguhastina materyalan di nav keştîyên fezayê de kêm bibe. Ev yek dihêle ku tenê çapkerek 3D were hilgirtin, ku dikare her tiştî piştî rêwîtiyê li cîhê xwe biafirîne.
Made in Space yek ji çapkerên xwe yên 3D ji bo ceribandinê şandiye fezayê.
Sînorkirinên çapkirina 3D li fezayê
Her çend çapkirina 3D gelek avantajên wê hebin jî, ev teknoloji hîn jî nisbeten nû ye û xwedî sînorkirinên wê ye. Advenit Makaya diyar kir, "Yek ji pirsgirêkên sereke yên çêkirina lêzêdekirinê di pîşesaziya hewavaniyê de kontrol û pejirandina pêvajoyê ye." Hilberîner dikarin bikevin laboratûarê û berî pejirandinê hêz, pêbawerî û mîkroavahîya her perçeyek biceribînin, pêvajoyek ku wekî ceribandina ne-wêranker (NDT) tê zanîn. Lêbelê, ev dikare hem demdirêj be û hem jî biha be, ji ber vê yekê armanca dawîn kêmkirina hewcedariya van ceribandinan e. NASA vê dawiyê navendek ava kir da ku vê pirsgirêkê çareser bike, ku li ser pejirandina bilez a pêkhateyên metalî yên ku ji hêla çêkirina lêzêdekirinê ve têne hilberandin disekine. Navend armanc dike ku cêwîyên dîjîtal bikar bîne da ku modelên komputerê yên hilberan baştir bike, ku dê alîkariya endezyaran bike ku performans û sînorkirinên perçeyan çêtir fam bikin, di nav de ew çiqas zextê dikarin berî şikestinê li ber xwe bidin. Bi vê yekê, navend hêvî dike ku alîkariya pêşvebirina sepandina çapkirina 3D di pîşesaziya hewavaniyê de bike, wê di pêşbaziya bi teknîkên hilberîna kevneşopî de bibandortir bike.
Van pêkhateyan ceribandinên pêbawerî û hêzê yên berfireh derbas kirine.
Ji aliyekî din ve, pêvajoya verastkirinê cuda ye ger çêkirin li fezayê were kirin. Advenit Makaya yê ESA rave dike, "Teknîkek heye ku analîzkirina parçeyan di dema çapkirinê de vedihewîne." Ev rêbaz dibe alîkar ku were destnîşankirin ka kîjan hilberên çapkirî guncaw in û kîjan ne. Wekî din, ji bo çapkerên 3D yên ku ji bo fezayê hatine çêkirin pergalek xwe-rastkirinê heye û li ser makîneyên metal tê ceribandin. Ev pergal dikare xeletiyên potansiyel di pêvajoya çêkirinê de tespît bike û bixweber parametreyên xwe biguherîne da ku her kêmasiyên di perçeyê de rast bike. Tê payîn ku ev her du pergal pêbaweriya hilberên çapkirî di fezayê de baştir bikin.
Ji bo piştrastkirina çareseriyên çapkirina 3D, NASA û ESA standard danîne. Ev standard rêze ceribandinan dihewînin da ku pêbaweriya parçeyan diyar bikin. Ew teknolojiya hevgirtina nivîna tozê li ber çavan digirin û wan ji bo pêvajoyên din nûve dikin. Lêbelê, gelek lîstikvanên sereke di pîşesaziya materyalan de, wekî Arkema, BASF, Dupont, û Sabic, jî vê şopandinê peyda dikin.
Li fezayê dijî?
Bi pêşketina teknolojiya çapkirina 3D re, me gelek projeyên serketî li ser Erdê dîtine ku vê teknolojiyê ji bo avakirina xaniyan bikar tînin. Ev yek me dixe nav fikaran ka gelo ev pêvajo dikare di pêşeroja nêzîk an dûr de ji bo avakirina avahiyên niştecî di fezayê de were bikar anîn. Her çend jiyana li fezayê niha ne realîst be jî, avakirina xaniyan, nemaze li ser heyvê, dikare ji bo astronotan di pêkanîna mîsyonên fezayê de sûdmend be. Armanca Ajansa Fezayê ya Ewropî (ESA) ew e ku li ser heyvê bi karanîna regolitha heyvê qubeyan ava bike, ku dikare ji bo avakirina dîwaran an kerpîçan were bikar anîn da ku astronotan ji tîrêjê biparêze. Li gorî Advenit Makaya ji ESA, regolitha heyvê ji nêzîkî %60 metal û %40 oksîjenê pêk tê û ji bo jiyana astronotan materyalek girîng e ji ber ku ew dikare çavkaniyek bêdawî ya oksîjenê peyda bike ger ji vê materyalê were derxistin.
NASAyê ji bo pêşxistina pergaleke çapkirina 3D ji bo avakirina avahiyan li ser rûyê heyvê, 57.2 milyon dolar alîkarî daye ICONê û her wiha bi vê şîrketê re hevkariyê dike da ku jîngeheke Mars Dune Alpha biafirîne. Armanc ew e ku şert û mercên jiyanê li ser Marsê bi rêya jiyana dilxwazan bo salekê di jîngehekê de werin ceribandin, şert û mercên li ser Gerstêrka Sor werin simulasyonkirin. Ev hewldan gavên girîng ber bi avakirina avahiyên çapkirî yên 3D li ser heyv û Marsê ve nîşan didin, ku di dawiyê de dikare rê li ber kolonîzasyona fezayê ya mirovan veke.
Di pêşerojek dûr de, ev xaniyan dikarin bibin sedema hebûna jiyanê di fezayê de.
Dema weşandinê: 14 Hezîran-2023
