Nýji möguleiki 3D prentunar: millistjarna fólksflutningar og þróun geimsins

Með því að nota þrívíddartölvutækni verður viðbótarframleiðslutækni byggingarhluta með lag-fyrir-lag-uppsöfnun efna í auknum mæli í fararbroddi í framleiðslu geimbúnaðar. Vísindamenn telja að þrívíddarprentun geti flýtt fyrir þróun geimvera. Hvernig best er að hagræða"" þrívíddarprentara og bæta öryggi prentaðra íhluta? Hvernig á að nota nýja tækni til að búa til ofurljós sjónkerfi fyrir nanosatellites? Vísindamenn frá rússneskum háskólum (meðlimir" 5-100" verkefnisins) kynntu nýjustu þróun sína.

Einn helsti kostur nýju aðferðarinnar er að þrívíddarprentari getur komið í stað mikils fjölda búnaðar í hefðbundinni verksmiðju. Í nóvember 2020 kom tímaritið Forbes með framleiðslutækni fyrir aukefni (frá latínu additivus-add) á listanum yfir fimm byltingarkennda nýja tækni sem vert er athygli athafnamanna. Höfundur greinarinnar benti á að framleiðslutækni í aukefnum muni skila gífurlegum ávinningi fyrir flugiðnaðinn. Á þessu sviði er þyngd vöru venjulega mikilvægasti þátturinn sem hefur áhrif á flutningskostnað.

3D prentun í rými getur hraðað þróun geimrýmis verulega; aukefni framleiðslutækni er einnig að komast inn í eldflaugaframleiðsluiðnaðinn.

Hinn 30. maí 2020 voru hjálmar geimfaranna Robert Bacon og Doug Hurley sem tóku þátt í því að sjósetja geimfarið Crew Dragon og Falcon 9 eldflaugina sniðna með 3D prentunartækni.

Elon Musk, yfirmaður SpaceX Aerospace Corporation, sagði að með því að nota þrívíddarprentun væri hægt að framleiða varanlegar afkastamiklar vélarhluta og tíminn og peningarnir sem eru notaðir séu aðeins lítill hluti af því að nota hefðbundnar framleiðsluaðferðir. Árið 2014 hafði SpaceX þegar framleitt fyrsta þrívíddarprentaða íhlutinn.

GG quot; Blue Origin" geimferðarfyrirtækið Jeff Bezos notar aukefnisframleiðslutækni til að prenta BE-4 vélhluta. Ung eldflaugafyrirtæki frá Bandaríkjunum (Relativistic Space) og Bretlandi (Obex) ætla einnig að nýta sér möguleika þrívíddarprentara til fulls.

Bættu öryggi þrívíddar íhluta

Á sama tíma eru jafnvel minnstu gallarnir í þrívíddarprentuðum íhlutum lífsnauðsynlegir fyrir öryggi búnaðarins sem búinn er til. Vísindamönnum við National Research University of Technology MISIS (NUST MISIS) tókst að bæta 3D prentunartækni áls og auka hörku vörunnar um 1,5 sinnum.

NUST MISIS vísindamenn telja að aðalhættan á slíkum göllum sé mikil porosity efnisins, ein ástæðan sé einkenni upprunalega álpúðursins. Til þess að tryggja að örbygging prentuðu vörunnar sé einsleit og þétt, hafa vísindamenn lagt til aðferð til að bæta kolefnis nanotrefjum við ál duft til að tryggja litla porosity efnisins og auka hörku þess um 1,5 sinnum. Rannsóknarniðurstöðurnar eru birtar í" Composites Communications" tímarit.

Prófessor Alexander Gromov frá NUST MISIS sagði:" Kolefnisnótrefjar hafa mikla hitaleiðni, sem hjálpar til við að lágmarka hitastigið milli prentlaganna meðan á sértæku leysirbráðnarstigi stendur meðan á framleiðsluferli vörunnar stendur. Þess vegna er hægt að útrýma efninu einsleitni örbyggingarinnar að fullu."

Kolefnisnótrefjarnar sem notaðar eru eru aukaafurðir við vinnslu olíusvæða sem tengjast gasi. Meðan á hvataafbroti stendur safnast kolefni saman í formi nanotrefja á málmagnirnar sem dreifast með hvata. Vísindamenn bentu einnig á að tilheyrandi gas er venjulega" loftræst og brennt" á olíu- og gassvæðum, sem valda umhverfisspjöllum, svo notkun þessarar nýju aðferðar hefur mikilvæga umhverfisverndar þýðingu.

Bjartsýni" Space Manufacturing"

Elon Musk og aðrir sérfræðingar eru sannfærðir um að þrívíddarprentun geti hjálpað til við þróun rýmis í framtíðinni, svo sem nýlendu í Mars.

Til að lifa af á Mars þarftu að geta byrjað framleiðslu þar og best notað staðbundið efni. Hægt er að nota þrívíddarprentarann ​​til að byggja grunn og byggja upp umhverfi þar.

Jafnvel nú, í starfi Alþjóðlegu geimstöðvarinnar (ISS), er vandamálið við að afla efna ennþá alvarlegt og geimfarar næstu geimfara verða að bíða í nokkra mánuði. Stundum eru mikilvægir smáhlutir skemmdir eða týndir, til dæmis glatast plasttappi rafsnertisins oft. Í þessu tilfelli geta 3D prentarar leyst þetta vandamál með því að prenta plastvörur í geimnum. Í framtíðinni, meðan á millilandaflugi stendur, verða framboðsmál bráðari og eftirspurn eftir slíkum prenturum mun óhjákvæmilega aukast.

Árið 2016 fól NASA Made in Space að setja upp varanlegan þrívíddarprentara á Alþjóðlegu geimstöðinni til að framleiða verkfæri, búnað og allt annað sem geimfarar gætu þurft. Í kjölfarið tilkynntu nokkur evrópsk, kínversk og önnur fyrirtæki einnig framleiðslu á svipuðum vélum.

Vísindamaðurinn sem þróaði þrívíddarprentarann, vísindamaður við Tomsk tækniháskóla (TPU), sagði að þrívíddarprentarinn sem framleiddur væri í Rússlandi muni koma út í geim árið 2021. Kostur þess er fullkomnara mátakerfi sem getur gert sér grein fyrir uppfærslu og viðhald búnaðar. Þess vegna, þegar þrívíddarprentunarefni skipta úr einföldum plasti yfir í yfirbyggingar eða samsett efni, þurfa verkfræðingar ekki að smíða nýja prentara eins og bandarískir kollegar þeirra í dag og afhenda þá ISS.

Vasily Fedorov, yfirmaður nútíma framleiðslu tækni vísinda og framleiðslu rannsóknarstofu TPU&# 39, sagði:" Nú er vinnuskipulag 3D prentarans á lokastigi. Búnaðurinn sem sendur er til ISS hefur stranga viðnám gegn vélum, veðri og öðru álagi. Krafa. Að auki til að tryggja að þrívíddarprentarinn sé algerlega öruggur fyrir geimfara. Nú er þetta allt í skoðun og röð prófana og skoðana hefur verið framkvæmd. Á sama tíma hefur hugbúnaðurinn sem er settur sérstaklega upp fyrir prentarann ​​verið endurbættur."

Búðu til ofurljós sjónkerfi fyrir nanosatellites

Möguleikinn á þrívíddarprentun gerir vísindamönnum við Samara háskóla kleift að búa til einstakt ofurljóst sjónkerfi fyrir nanosatellites með óljósri ljósfræði. Vísindamenn segja að þetta verði fyrsta linsa' með ljósleiðara til að komast inn í geiminn.

Kjarni sjónkerfisins er sviflausnarlinsa sem þróuð er í háskólanum og hefur einstaka eiginleika. Linsan sem byggist á þessari linsu kemur í staðinn fyrir linsukerfi nútíma langdræga linsu og einkenni hennar eru létt (með sjónhluta sem vega minna en 100 grömm) og lítill.

Linsan hefur nýstárlega bionic lögun skel og er hönnuð með bestu tækni til að lágmarka þyngd en viðhalda styrkleika eiginleika. Flókin ytri lögun og innri uppbygging geimfarahlutanna er þrívídd prentuð á SLM280HL sértæka leysibúnaðinn.

Samkvæmt vísindamönnum, í því skyni að draga úr þyngd íhlutanna eins mikið og mögulegt er, hefur hagræðing staðfræðinnar verið framkvæmd í innri uppbyggingu þess og þar af leiðandi hefur sérstökum hunangsblokkum verið bætt við. Stærð hlutans er 70 × 80 × 100 mm. Vegna notkunar viðbótarframleiðslutækni er þyngd þess um það bil 40% léttari en svipaðir hlutar framleiddir með hefðbundnum aðferðum.

Vitaly Smailov, dósent við kennslu- og rannsóknaskrifstofu vélarframleiðslutækni við Samara háskóla, sagði:" Linsuskelinn er gerður úr AlSi10Mg álblöndudufti. Málmblöndan sem framleidd er í Rússlandi nýtur mikils mannorðs bæði í Rússlandi og erlendis. Á sviði flug- og flugmála er þyngd aðalatriðið og iðnaðurinn hefur verið að reyna að draga úr þessum mælikvarða."

Vísindamenn gerðu fjölþrepa staðfræðilega hagræðingu á upprunalegu uppbyggingu, fengu og greindu nokkur form.

Anton Agapovich, vísindamaður við Háskólann í Samara, sagði:" Við höfum unnið með sérfræðingum á sviði CADFEM CIS staðartækjabestunar og aukefnisframleiðslutækni og höfum unnið mikla vinnu við að fá nýja gerð uppbyggingar til að mæta þarfir heimsflugiðnaðarins Nútímakröfur."

Samkvæmt vísindamönnum kosta svipaðar vörur, svo sem linsa CubeSat Gecko Imager (Gecko Imager), 23.000 evrur og verð á sjónkerfinu sem þeir eru að þróa mun lægra.

GG quot; 5-100" áætlun útfærð innan ramma landsbundins" menntunar" Verkefnið miðar að því að hjálpa rússneskum háskólum að auka möguleika vísindarannsókna og bæta samkeppnisstöðu sína á alþjóðlegum menntamálaþjónustumarkaði.