Fremstilling i kredsløb udvikler sig med metal-3D-print

Metal-3D-printteknikker har gjort store fremskridt i løbet af de sidste 5 år. Fremskridt inden for materialvidenskab, leveringsmetoder og automatisering har gjort 3D-print mere udbredt i økonomien. Nu er 3D-print klar til at bevæge sig uden for atmosfæren. Her er, hvad du behøver at vide.

3D Printing is Big Business

The 3D-printindustri fortsætter med at udvide sine aktiviteter. Forskere fra BGC har forudsagt, at industrien vil overstige +95 milliarder dollars i værdi inden 2032. Denne ekstra værdi repræsenterer en enorm vækst fra 2022, hvor markedet var vurderet til 18 milliarder dollars. Nu er markedet klar til at vokse til nye højder, da verdens førende rumforskningshold søger løsninger på deres rejseproblemer.

Metal 3D Printing

Der findes mange typer af 3D-print i brug i dag. Især har metal-3D-print gennemgået nogle af de vigtigste opgraderinger i de seneste år. Metal-3D-printere fremstilles ved at tilføje successive lag af opvarmet metal i et forudbestemt mønster, før det får lov til at køle ned til formen. Denne fremstillingsmetode kan producere komplekse lavvægtselementer, der kan anvendes i fly og medicinske komponenter.

Kilde – ESA

Printing in Space

Fremtidige rumforskningshold skal bruge enheder som denne for at kompensere for deres mangel på ressourcer. Derfor er der lagt en samlet indsats på at studere 3D-print under atmosfæriske forhold uden for Jorden. Derfor ønskede ESA-forskere at undersøge virkningerne af forskellige gravitationskræfter på materialer og processer.
Print af genstande i rummet har potentialet til at katapultere menneskehedens bestræbelser til nye destinationer. Disse enheder hjælper med at reducere affald, forbedre fleksibilitet og sænke vægten. Selvfølgelig har print i rummet sine problemer, som skal overvindes, før det kan nå sit fulde potentiale. Specifikt gør mangel på tryk og gravitationskræfter lagdeling af materialet vanskelig.

First Metal 3D Printing on Space Station

Denne måned markerer en vigtig milepæl for rum-3D-printsektoren, da ESA (European Space Agency) annoncerede den vellykkede udskrivning af flere 3D-metal komponenter i mikrogravitation til den Internationale Rumstation. Denne nyhed markerer en af de første gange, 3D-printindustrien har trådt ind i rumarenaen. I øjeblikket leder EU an i dette marked med sin seneste forskning, der giver potentiale til at revolutionere industrien.

The Metal 3D Printer Technology Demonstrator

Det innovative ESA-forskerteam udviklede en specialbygget metal-3D-printer designet til at håndtere mikrogravitation i denne test. Den 180 kg tunge enhed udnytter en rustfri ståltråd til at skabe stive metalprodukter og værktøjer i små sekventielt påførte lag. Derefter blev en kraftfuld laser integreret for at opvarme tråden. Denne laser er stærk nok til at omdanne metallet til en væske, som drypper i en smeltepulje, der fodrer printerens applikator.

Safety Features

Nogle vigtige sikkerhedsfunktioner integreret i denne printer er unikke for rumrejser. For eksempel er enheden fuldstændigt indkapslet i en boks designet til at absorbere og forhindre varme i at slippe ud i kabinen. Denne beskyttelse forhindrer også, at dampe spreder sig i fartøjet, hvilket potentielt kan være dødeligt for dyb-rum-eksplorere.

Virtual Monitoring

En anden fed funktion ved den opgraderede 3D-printer er fuld automatisering og kontrol fra jordkontrollen. Besætningen kan slappe af, mens jordholdet håndterer alle de tekniske krav. Det eneste skridt astronauterne skal udføre er at åbne nitrogen-gassen og sikre, at der er korrekt ventilation i fartøjet.
One of the main reasons this method of control is vital is that it enables long space travel to occur, even if a particular researcher can’t continue. The ground crew can supply the proper logistics and material support to the surviving crew members when needed.

Testing

Fire dele blev designet og sendt til rumstationsprinteren fra Jorden som en del af testprocessen. Den fulde 3D-printproces blev initieret, kontrolleret, overvåget og gennemgået af jordkontrolteamet med succes. De udskrevne enheder er nu på vej til yderligere test.
Specifikt vil to af de fire enheder blive sendt til European Astronaut Centre og Danmarks Tekniske Universitet, DTU. De sidste to udskrifter vil blive testet på det prestigefyldte Materials and Electrical Components Laboratory på ESTEC i Holland. Her vil de blive sammenlignet med jordbaserede versioner for at undersøge eventuelle forskelle i kvalitet, holdbarhed, konsistens eller andre faktorer, der kan bringe fremtidige missioner i fare.

3D Printer Install

En anden fed aspekt ved den avancerede metal-3D-printer er dens modularitet. Printeren blev designet til at passe direkte ind i European Draw Rack Mark II i Columbus-modulet. Denne tilgang gør disse enheder klar til brug på tværs af alle kompatible rumagenturer. Bemærkelsesværdigt var det ESA-astronauten Andreas Mogensen, der blev sat til at udføre installationen.

International Space Station

Opsendt i november 2000 fungerer ISS (International Space Station) som et fyrtårn for international samarbejde. Dette massive 460-ton rumfartøj har 6 soveområder, et fuldt udstyret fitnesscenter og måler omkring 100 meter i længden. Bemærkelsesværdigt kredser dette videnskabelige testområde omkring Jorden 16 gange om dagen med en forbløffende hastighed på 28.800 km/t. Denne hastighed betyder, at passagererne oplever 16 solopgange hver 24. time ombord på fartøjet. Det bedste er, at de kan nyde disse betagende øjeblikke fra det store 360-graders panoramavindue på rumstationen.

Scientific Research Activities

I dag er ISS en vigtig komponent i forskningen og testning af nye teknologier i rummet. Det flydende laboratorium giver en unik placering til at teste genstande under forlænget mikrogravitation. Der har været tusindvis af eksperimenter og tests udført siden stationens opsendelse, og den forbliver et af de eneste steder, hvor man kan få en virkelig forlænget mikrogravitationserfaring.

Checking Quality in Low Gravity

Den primære grund til, at disse tests er afgørende for fremtidig udforskning, er, at forskerne har begrænsede data om, hvordan metal-3D-print fungerer i rummet. I normale gravitationsscenarier kan enhederne let lagde deres sammensatte materialer. Denne proces bliver sværere, når man håndterer mikrogravitation, turbulens og andre forhold.
Et vigtigt aspekt, som forskerne vil teste, er, hvor holdbare de udskrevne enheder kan laves i forhold til deres jordbaserede modparter. De er ivrige efter at finde ud af, om mikrogravitation kan påvirke metallisk materiale negativt, især under lagdelingsprocessen. Derfor er der stor forventning omkring den endelige gennemgang af disse udskrevne genstande.

Advantages of Metal 3D Printers in Space

Opdagelsen af, at der allerede er metal-3D-printere i drift i rummet, er en øjenåbner. Fordelene ved disse enheder er så store, at rumagenturer og 3D-printvirksomheder i årevis har samarbejdet for at forsøge at løse de mange kompleksiteter ved at fremstille genstande i minimal gravitation.
Især er en af de største fordele ved 3D-print, at de nødvendige genstande kan fremstilles på stedet. For rumrejsende vil dette være deres bedste mulighed. I modsætning til rumforsknings-tv-serier er chancen for, at et besætningsmedlem kan teleportere ned til en planet for at genforsyne, meget usandsynlig. I de fleste tilfælde vil astronauterne skulle kunne fremstille deres behov ud fra, hvad der er ombord på fartøjet. Her er nogle andre fordele, du bør kende til.

Lower Weight/cost

Omkostningerne ved at bringe et enkelt pund ind i rummet er i tusindvis. Derfor er der ikke meget budget til lavteknologiske reparationsværktøjer som skruenøgler, skruetrækkere og andre nødvendige, men måske ikke altid påkrævede, enheder. 3D-print giver et levedygtigt alternativ, der er hurtigere og koster mindre end at sende en raket med forsyninger i kredsløb.

New Tool Design

En anden fantastisk fordel ved denne metal-3D-printer er evnen til at skabe nye typer værktøj og instrumenter, efterhånden som de opfindes. Det er sandsynligt, at fremtidige rumrejsende vil have brug for specialdesignede værktøjer til at håndtere sjældne og uforståelige miljøer. Metal-3D-printere vil gøre det muligt for disse besætninger at være fleksible og tilpasse sig, når det er nødvendigt, for at opfylde deres missionskrav.

Reduce Waste

Ironisk nok er affaldshåndtering en af de mest vitale komponenter i fremtidige rumrejseoperationer. I modsætning til Jorden, hvor du kan slippe af med at smide affaldet på siden af vejen og håbe, at det langsomt opløses i miljøet, kan rumaffald forårsage alvorlige problemer for fremtidige rejsende.

Det mindste stykke rumaffald bevæger sig hurtigt nok til at beskadige satellitter, rumfartøjer og andre følsomme genstande, inklusive astronauter. Desværre er den lave jordbane allerede oversvømmet med rumaffald. 3D-print kan hjælpe med at reducere affald, hvilket igen vil hjælpe med at forhindre rumaffald.

Avancerede metal-3D-printere kan bruges til at smelte allerede fremstillede genstande og genbruge deres materiale til at lave andre enheder. Forestil dig en astronaut, der bruger en skruenøgle, hvorefter han smelter genstanden ned igen og printer den til et andet værdifuldt værktøj, der er nødvendigt for at fuldføre opgaven. Denne vision eliminerer unødvendigt affald og åbner døren for sikrere rumrejser i fremtiden.

Researchers

Forskere fra ESA, herunder Rob Postema, Sébastien Girault og andre højt respekterede ingeniører, udførte disse tests for at identificere nøgleområder for forbedring af metal-3D-print i rummet. Bemærkelsesværdigt var projektet muligt takket være finansiering fra Airbus. Airbus er en af de bedst præsterende automatiseringsvirksomheder i verden og den førende aktør i EU.

The Future of Metal 3D Printing

Fremtiden for metal-3D-print ser lys ud. Disse nylige fremskridt, kombineret med mere AI-integration, fortsætter med at sænke de tekniske og økonomiske barrierer for denne teknologi. Især ser nogle forskere en fremtid, hvor boliger, værktøj, reservedele og endda menneskelige organer bliver printet.

Companies Pioneering 3D Printing

3D-printindustrien er mere end blot printerproducenter. Mange virksomheder specialiserer sig i avancerede 3D-printprodukter. Der er leverandører af spolematerialer, designere, softwareudviklere og meget mere. Alle disse komponenter arbejder sammen for at fremme integrationen af 3D-print. Her er nogle få virksomheder, der kan drage fordel af den nyeste forskning inden for 3D-print i rummet.

1. Desktop Metal

Desktop Metal er en af de førende leverandører af 3D-printhardware i verden. Virksomheden blev grundlagt i 2015 med målet at samle komponenterne i 3D-printindustrien på det tidspunkt. Bemærkelsesværdigt sikrede firmaet 438 millioner dollars i finansiering fra førende investorer, herunder Google Ventures, BMW og Ford Motor Company (F ).

Denne producent baseret i Massachusetts designer både metal- og kulfiber-3D-printere til industrielle kunder. I øjeblikket har den kunder i store bil- og luftfartsvirksomheder. Derfor har virksomheden opnået betydelig anerkendelse, herunder at blive opført på MIT Technology Review’s 50 Smarteste Virksomheder og støtte fra Verdensøkonomisk Forum.

The DM stock is considered a good buy due to the company’s positioning in the market and the expansion of the metal 3D printing sector. These factors coupled with the project’s strong backing make Desktop Metal a smart addition with potential.

2. Eastman Chemical Company

EMN Prisdiagram

Eastman Chemical Company (EMN ) leverer kemikalier og andre materialer, der kræves til 3D-print. Denne virksomhed har siden sin grundlæggelse i 1920 af George Eastman haft et ry for at levere kvalitetsservice og produkter til industrielle kunder. I dag forbliver den en pionerende kraft på markedet.
Bemærkelsesværdigt har Eastman Chemical Company modtaget flere anerkendelser for sine tidligere præstationer. For eksempel blev den i 2013 tildelt den eftertragtede “Responsible Care Company of the Year”-pris af American Chemistry Council (ACC). Disse faktorer gør Eastman Chemical Company til en smart tilføjelse til enhver balanceret portefølje.

Advanced Metal 3D Printing – A Tech Ready for Deployment

Der er mange grunde til, at metal-3D-print er den ideelle løsning for rumrejsende og dem i svært tilgængelige områder. Evnen til at skabe og producere næsten uendelige designs gør disse værktøjer til en værdifuld ressource for enhver operation. I fremtiden vil prisen på 3D-printere fortsætte med at falde takket være yderligere forbedringer i materialer og processer. Derfor er det klogt at holde sig opdateret om 3D-printindustrien for flere muligheder i fremtiden.

Lær om anden fed fremstillingsteknologi Teknologi