Ji sedsala 20-an vir ve, nijada mirovî bi keşfkirina fezayê û têgihîştina tiştê ku li dervayî Erdê ye, balkêş e.Rêxistinên sereke yên wekî NASA û ESA di keşifkirina fezayê de di rêza pêşîn de ne, û lîstikvanek din a girîng di vê fethê de çapkirina 3D ye.Bi şiyana hilberandina bilez beşên tevlihev bi lêçûnek kêm, ev teknolojiya sêwiranê di pargîdaniyan de her ku diçe populer dibe.Ew çêkirina gelek sepanan mimkun dike, wek satelîtan, cil û bergên fezayê, û hêmanên rokêtê.Bi rastî, li gorî SmarTech, nirxa bazarê ya hilberîna lêzêdekirina pîşesaziya cîhê taybet tê pêşbînîkirin ku heya sala 2026-an bigihîje 2,1 mîlyar €. Ev pirsê derdixe holê: Çawa çapkirina 3D dikare alîkariya mirovan bike ku di fezayê de biserkevin?
Di destpêkê de, çapkirina 3D bi piranî ji bo prototîpkirina bilez di pîşesaziyên bijîjkî, otomotîv û hewavaniyê de hate bikar anîn.Lêbelê, her ku teknolojî berbelavtir bûye, ew ji bo pêkhateyên mebesta paşîn her ku diçe zêde tê bikar anîn.Teknolojiya hilberîna lêzêdekirina metal, nemaze L-PBF, hişt ku hilberîna cûrbecûr metalên bi taybetmendî û domdariya ku ji bo şert û mercên cîhê giran guncan in.Teknolojiyên din ên çapkirina 3D, wekî DED, jetting binder, û pêvajoya derxistinê, di çêkirina pêkhateyên hewayê de jî têne bikar anîn.Di salên dawî de, modelên karsaziyê yên nû derketine, digel pargîdaniyên wekî Made in Space û Relativity Space teknolojiya çapkirina 3D bikar tînin da ku pêkhateyên hewayê sêwiran bikin.
Relativity Space ji bo pîşesaziya hewavaniyê çapera 3D pêşve dike
Teknolojiya çapkirina 3D di asmanî de
Naha ku me ew danasîn, werin em ji nêz ve li teknolojiyên çapkirina 3D yên cihêreng ên ku di pîşesaziya hewayê de têne bikar anîn binêrin.Pêşîn, divê were zanîn ku hilberîna lêzêdekirina metal, nemaze L-PBF, di vî warî de ya herî berfireh tê bikar anîn.Ev pêvajo bi karanîna enerjiya lazerê ve girêdayî ye ku toza metalê qat bi qat tevlihev dike.Ew bi taybetî ji bo hilberîna parçeyên piçûk, tevlihev, rastîn û xwerû maqûl e.Hilberînerên hewayê jî dikarin ji DED-ê sûd werbigirin, ku tê de têl an tozek metal tê depokirin û bi giranî ji bo tamîrkirin, xêzkirin, an hilberîna perçeyên metal an seramîk ên xwerû tê bikar anîn.
Berevajî vê, jetting binder, her çend di warê leza hilberînê û lêçûna kêm de bikêrhatî be jî, ji bo hilberîna parçeyên mekanîkî yên bi performansa bilind ne maqûl e ji ber ku ew hewceyê gavên bihêzkirina paş-pêvajoyê hewce dike ku dema çêkirina hilbera paşîn zêde dike.Teknolojiya derxistinê di hawîrdora fezayê de jî bi bandor e.Divê were zanîn ku ne hemî polîmer ji bo karanîna li cîhê guncan in, lê plastîkên bi performansa bilind ên wekî PEEK ji ber hêza xwe dikarin hin parçeyên metal biguhezînin.Lêbelê, ev pêvajoya çapkirina 3D hîn jî ne pir berbelav e, lê ew dikare bi karanîna materyalên nû ji bo lêgerîna fezayê bibe sermayek hêja.
Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) teknolojiyek bi berfirehî di çapkirina 3D de ji bo hewayê tê bikar anîn.
Potansiyela Materyalên Fezayê
Pîşesaziya hewavaniyê bi çapkirina 3D ve li materyalên nû vedigere, alternatîfên nûjen ên ku dibe ku bazarê xera bikin pêşniyar dike.Digel ku metalên wekî titanium, aluminium, û aligirên nîkel-kromî her gav bala sereke ne, dibe ku materyalek nû di demek nêzîk de balê bidizî: regolîta heyvê.Regolîta Heyvê qatek tozê ye ku heyvê vedişêre, û ESA feydeyên berhevkirina wê bi çapkirina 3D re nîşan daye.Advenit Makaya, endezyarek hilberînê yê payebilind ê ESA, regolîta heyvê wekî betonê dişibihe, di serî de ji silicon û hêmanên din ên kîmyewî yên wekî hesin, magnesium, aluminium û oksîjenê pêk tê.ESA bi Lithoz re hevkarî kiriye da ku perçeyên piçûk ên fonksiyonel ên wekî kulm û gemaran bi karanîna regolîta heyvê ya simulated bi taybetmendiyên mîna toza heyvê ya rastîn hilberîne.
Piraniya pêvajoyên ku di çêkirina regolîta heyvê de cih digirin germê bikar tînin, ku wê bi teknolojiyên wekî SLS û çareseriyên çapkirina girêdana tozê re hevaheng dike.ESA di heman demê de teknolojiya D-Shape bi mebesta hilberandina parçeyên zexm bi tevlihevkirina klorîdê magnesium bi materyalan re û berhevkirina wê bi oxide magnesium ku di nimûneya simulkirî de tê dîtin bikar tîne.Yek ji avantajên girîng ên vê materyalê heyvê çareseriya çapa wê ya xweşiktir e, ku dihêle ku ew perçeyên bi rastbûna herî bilind hilberîne.Ev taybetmendî dikare bibe sermaya bingehîn di berfirehkirina rêza sepanan û pêkhateyên çêkirinê de ji bo bingehên heyvê yên pêşerojê.
Regolita Heyvê li her derê ye
Regolîta Marsî jî heye, ku behsa materyalên binê erdê yên li Marsê tê dîtin.Heya nuha, ajansên fezayê yên navneteweyî nikarin vê materyalê vegerînin, lê vê yekê nehiştiye ku zanyar li ser potansiyela wê di hin projeyên asmanî de lêkolîn bikin.Lêkolîner nimûneyên simulkirî yên vê materyalê bikar tînin û wê bi alikariya tîtaniumê re dikin yek da ku amûr an pêkhateyên rokêtê hilberînin.Encamên destpêkê destnîşan dikin ku ev materyal dê hêzek bilindtir peyda bike û amûran ji zirara zirav û radyasyonê biparêze.Her çend van her du malzemeyên xwedan taybetmendiyên wekhev bin jî, regolîta heyvê hîn jî madeya herî ceribandin e.Feydeyek din jî ev e ku ev materyal dikarin li ser cîhê bêne çêkirin bêyî ku hewcedariya veguhastina madeyên xav ji Erdê hebe.Wekî din, regolîth çavkaniyek madî ya bêserûber e, ji bo pêşîgirtina kêmbûnê dibe alîkar.
Serîlêdanên teknolojiya çapkirina 3D di pîşesaziya hewayê de
Serîlêdanên teknolojiya çapkirinê ya 3D di pîşesaziya hewayê de dikare li gorî pêvajoya taybetî ya ku tê bikar anîn cûda bibe.Mînakî, fusion nivîna toza lazerê (L-PBF) dikare ji bo çêkirina parçeyên kurt-kurt ên tevlihev, wek pergalên amûr an parçeyên yedek cîhê were bikar anîn.Launcher, destpêkek li California-yê, teknolojiya çapkirina 3D ya yaqût-metal a Velo3D bikar anî da ku motora xweya rokêta şil E-2 zêde bike.Pêvajoya çêker ji bo afirandina turbîna inductionê hate bikar anîn, ku di bilezkirin û ajotina LOX (oksîjena şil) nav odeya şewitandinê de rolek girîng dilîze.Tûrbîn û sansor her yek bi teknolojiya çapkirina 3D hatin çap kirin û piştre hatin berhev kirin.Ev pêkhateya nûjen rokêtê bi herikîna şilavê ya mezintir û pêvekek mezintir peyda dike, û ew dike beşek bingehîn a motorê.
Velo3D di çêkirina motora rokêta şil E-2 de beşdarî karanîna teknolojiya PBF bû.
Hilberîna additive serîlêdanên berfireh hene, tevî hilberîna avahiyên piçûk û mezin.Mînakî, teknolojiyên çapkirina 3D yên wekî çareseriya Stargate ya Relativity Space dikare ji bo çêkirina beşên mezin ên wekî tankên sotemeniya rokêtan û tiliyên pêpelokê were bikar anîn.Relativity Space ev yek bi hilberîna serketî ya Terran 1 îspat kir, roketek hema hema bi tevahî 3D çapkirî, tevî tankek sotemeniyê ya çend metre dirêj.Destpêka wê ya yekem di 23-ê Adarê, 2023-an de, karbidestî û pêbaweriya pêvajoyên hilberîna lêzêdekirî destnîşan kir.
Teknolojiya çapkirina 3D-ya-based Extrusion di heman demê de destûrê dide hilberîna parçeyan bi karanîna materyalên performansa bilind ên wekî PEEK.Parçeyên ku ji vê termoplastîkê hatine çêkirin berê li fezayê hatine ceribandin û di çarçoveya mîsyona Heyvê ya Îmaratê de li ser rovera Raşîd hatine bicihkirin.Armanca vê ceribandinê nirxandina berxwedana PEEK-ê ya li hember şert û mercên giran ên heyvê bû.Heke serketî be, dibe ku PEEK di rewşên ku perçeyên metal dişkînin an materyal kêm in de beşên metal biguhezîne.Wekî din, taybetmendiyên sivik ên PEEK-ê dibe ku di lêgerîna fezayê de bi nirx bin.
Teknolojiya çapkirinê ya 3D dikare ji bo çêkirina cûrbecûr beşan ji bo pîşesaziya hewayê were bikar anîn.
Avantajên çapkirina 3D di pîşesaziya hewavaniyê de
Awantajên çapkirina 3D di pîşesaziya hewavaniyê de li gorî teknîkên avakirina kevneşopî baştir xuyangiya paşîn a parçeyan vedihewîne.Johannes Homa, CEO yê hilberînerê çapkerên 3D yên Avusturyayê Lithoz, diyar kir ku "ev teknolojî parçeyan siviktir dike."Ji ber azadiya sêwiranê, hilberên çapkirî yên 3D bikêrtir in û kêmtir çavkaniyan hewce dikin.Ev bandorek erênî li ser bandora jîngehê ya hilberîna parçeyê dike.Relativity Space destnîşan kir ku çêkirina pêvek dikare bi girîngî hejmara pêkhateyên ku ji bo çêkirina keştiyên fezayê hewce ne kêm bike.Ji bo rokêta Terran 1, 100 parçe hatin rizgarkirin.Wekî din, ev teknolojî di leza hilberînê de xwediyê avantajên girîng e, ku roket di kêmtirî 60 rojan de tê qedandin.Berevajî vê, çêkirina roketek bi karanîna rêbazên kevneşopî dikare çend salan bigire.
Di derbarê rêveberiya çavkaniyê de, çapkirina 3D dikare materyalan xilas bike û, di hin rewşan de, tewra rê bide vezîvirandina çopê.Di dawiyê de, hilberîna lêzêde dibe ku ji bo kêmkirina giraniya hilkişînê ya roketan bibe sermayek hêja.Armanc ew e ku karanîna materyalên herêmî, wek regolith, herî zêde bikar bînin û veguheztina materyalan di hundurê keştiya fezayê de kêm bikin.Ev dihêle ku meriv tenê çapkerek 3D hilgire, ku dikare piştî rêwîtiyê her tiştî li ser malperê biafirîne.
Made in Space berê yek ji çaperên xwe yên 3D ji bo ceribandinê şandiye fezayê.
Sînorên çapkirina 3D li fezayê
Her çend çapkirina 3D gelek avantajên xwe hene jî, teknolojî hîn jî nû ye û xwedan sînor e.Advenit Makaya got, "Yek ji pirsgirêkên sereke yên hilberîna lêzêdekirina di pîşesaziya hewavaniyê de kontrolkirina pêvajoyê û pejirandina pêvajoyê ye."Hilberîner dikarin têkevin laboratûarê û berî pejirandinê hêz, pêbawerî û mîkrosaziya her parçeyê biceribînin, pêvajoyek ku wekî ceribandina ne-hilweşînker (NDT) tê zanîn.Lêbelê, ev dikare hem dem-dixwe û hem jî biha be, ji ber vê yekê armanca dawîn kêmkirina hewcedariya van ceribandinan e.NASA di van demên dawî de navendek damezrand ku vê pirsgirêkê çareser bike, balê dikişîne ser pejirandina bilez a pêkhateyên metal ên ku ji hêla hilberîna lêzêde ve têne çêkirin.Navend armanc dike ku duçikên dîjîtal bikar bîne da ku modelên kompîturê yên hilberan baştir bike, ku dê ji endezyaran re bibe alîkar ku çêtir performans û tixûbên perçeyan fam bikin, di nav de çiqas zextê ew dikarin li ber şikestinê bisekinin.Bi kirina vê yekê, navend hêvî dike ku bibe alîkar ku sepana çapkirina 3D di pîşesaziya hewavaniyê de pêşve bibe, û wê di pêşbaziya bi teknîkên hilberîna kevneşopî re bi bandortir bike.
Van pêkhateyan di ceribandina pêbawerî û hêzê ya berfireh de derbas bûne.
Ji hêla din ve, ger ku çêkirin li cîhê were kirin, pêvajoya verastkirinê cûda ye.Advenit Makaya ya ESA diyar dike, "Teknîkek heye ku di dema çapkirinê de analîzkirina parçeyan pêk tîne."Ev rêbaz dibe alîkar ku diyar bike ka kîjan hilberên çapkirî maqûl in û kîjan ne.Wekî din, ji bo çapkerên 3D yên ku ji bo cîhê hatine armanc kirin pergalek xwe-sererastkirinê heye û li ser makîneyên metal têne ceribandin.Ev pergal dikare di pêvajoya çêkirinê de xeletiyên potansiyel nas bike û bixweber pîvanên xwe biguhezîne da ku kêmasiyên di beşê de rast bike.Tê payîn ku ev her du pergal pêbaweriya hilberên çapkirî yên li cîhê çêtir bikin.
Ji bo pejirandina çareseriyên çapkirina 3D, NASA û ESA standard ava kirine.Van standardan rêzek ceribandinan vedihewîne da ku pêbaweriya parçeyan diyar bike.Ew teknolojiya fusion nivîna toz dihesibînin û wan ji bo pêvajoyên din nûve dikin.Lêbelê, gelek lîstikvanên sereke di pîşesaziya materyalan de, wekî Arkema, BASF, Dupont, û Sabic, vê şopandinê jî peyda dikin.
Li fezayê dijîn?
Bi pêşkeftina teknolojiya çapkirina 3D, me li ser rûyê erdê gelek projeyên serketî dîtin ku vê teknolojiyê ji bo avakirina xaniyan bikar tînin.Ev me dike ku em bipirsin gelo ev pêvajo dibe ku di pêşerojek nêzîk an dûr de ji bo avakirina avahiyên niştecîh ên li fezayê were bikar anîn.Dema ku jiyana li fezayê niha ne realîst e, 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 qubeyan bi karanîna regolîta heyvê ava bike, ku ji bo avakirina dîwaran an kerpîçan ji bo parastina astronotan ji tîrêjê were bikar anîn.Li gorî Advenit Makaya ji ESA, regolîta heyvê ji sedî 60% metal û 40% oksîjenê pêk tê û ji bo saxbûna astronotan materyalek bingehîn e ji ber ku heke ji vê materyalê were derxistin dikare çavkaniyek bêdawî ya oksîjenê peyda bike.
NASA ji bo pêşxistina pergalek çapkirina 3D ya ji bo avakirina strukturên li ser rûyê heyvê 57,2 mîlyon dolar xelat daye ICON û di heman demê de ji bo afirandina jîngehek Mars Dune Alpha bi pargîdaniyê re hevkariyê dike.Armanc ceribandina şert û mercên jiyanê yên li Marsê ye ku bi dilxwazan salek li jîngehek bijîn, şert û mercên li Gerstêrka Sor simul bikin.Van hewildan gavên krîtîk ji bo rasterast avakirina strukturên çapkirî yên 3D li ser hîv û Marsê destnîşan dikin, ku di dawiyê de dikare rê li ber kolonîzasyona fezaya mirovan veke.
Di pêşerojek dûr de, van xaniyan dikarin jiyanê li fezayê bijîn.
Dema şandinê: Jun-14-2023