Produksjon i bane med metall‑3D‑printing går fremover

Metal 3D‑printing‑teknikker har kommet langt de siste fem årene. Fremskritt innen materialvitenskap, leveringsmetoder og automatisering har gjort 3D‑printing mer utbredt i økonomien. Nå er 3D‑printing klar til å ta steget utenfor atmosfæren. Her er det du trenger å vite.

3D Printing is Big Business

3D‑printing‑industrien fortsetter å utvide sine operasjoner. Forskere fra BGC har spådd at industrien vil overstige +95 milliarder dollar i verdi innen 2032. Denne ekstra verdien representerer en enorm vekst fra 2022, da markedet var verdsatt til 18 milliarder dollar. Nå er markedet på vei til nye høyder ettersom verdens ledende romutforsknings‑team søker løsninger på sine reiseutfordringer.

Metal 3D Printing

Det finnes mange typer 3D‑printing i bruk i dag. Spesielt har metall‑3D‑printing fått noen av de viktigste oppgraderingene de siste årene. Metall‑3D‑skrivere lager objekter ved å legge på påfølgende lag av oppvarmet metall i et forhåndsbestemt mønster før det får avkjøles til ønsket form. Denne metoden kan produsere komplekse lettvektige komponenter som kan brukes i fly og medisinske deler.

Kilde – ESA

Printing in Space

Fremtidige romutforsknings‑team trenger å bruke slike enheter for å kompensere for mangel på ressurser. Derfor er det blitt lagt ned en samlet innsats for å studere 3D‑printing under forhold utenfor jordens atmosfære. ESA‑forskerne ønsket å undersøke effektene av ulike gravitasjonskrefter på materialer og prosesser.
Å printe gjenstander i rommet har potensial til å skyte menneskehetens innsats mot nye destinasjoner. Disse enhetene bidrar til å redusere avfall, forbedre fleksibilitet og senke vekten. Selvfølgelig har rom‑printing sine utfordringer som må overvinnes før den kan nå sitt fulle potensial. Spesielt gjør mangel på trykk og gravitasjonskrefter lagdeling av materialet vanskelig.

First Metal 3D Printing on Space Station

Denne måneden markerer en viktig milepæl for rom‑3D‑printing‑sektoren da ESA (European Space Agency) kunngjorde vellykket printing av flere 3D‑metallkomponenter i mikrogravitasjon for den internasjonale romstasjonen. Denne nyheten er en av de første gangene 3D‑printing‑industrien har tatt steget inn i romarenaen. For øyeblikket leder EU an i dette markedet med sin nyeste forskning som gir potensial til å revolusjonere industrien.

The Metal 3D Printer Technology Demonstrator

Det innovative ESA‑forskerteamet utviklet en spesialbygd metall‑3D‑printer designet for å håndtere mikrogravitasjonsscenarier i denne testen. Den 180 kg tunge enheten bruker en rustfri stålfjær for å lage stive metallprodukter og verktøy i små, sekvensielt påførte lag. Deretter ble en kraftig laser integrert for å varme opp fjæren. Laserens styrke er tilstrekkelig til å omdanne metallet til en væske som drypper inn i en smeltebasseng som mater printerens påføringsmekanisme.

Safety Features

Noen viktige sikkerhetsfunksjoner integrert i denne printeren er unike for romreiser. For eksempel er enheten fullstendig innkapslet i en boks som er designet for å absorbere og hindre varme fra å slippe ut i kabinen. Denne beskyttelsen forhindrer også at røyk sprer seg i fartøyet, noe som potensielt kan være dødelig for utforskere i dyprom.

Virtual Monitoring

En annen spennende funksjon ved den oppgraderte 3D‑printeren er full automatisering og kontroll fra bakken. Besetningen kan slappe av mens bakkekontrollen håndterer alle tekniske krav. Det eneste astronautene må gjøre er å åpne nitrogen­gassen, slik at riktig ventilasjon opprettholdes i fartøyet.
En av hovedgrunnene til at denne kontrollmetoden er avgjørende, er at den gjør langvarige romreiser mulige, selv om en bestemt forsker ikke kan fortsette. Bakkekontrollen kan levere nødvendig logistikk og materialstøtte til de gjenværende besetningsmedlemmene når det trengs.

Testing

Fire deler ble designet og sendt til romstasjonens printer fra jorden som en del av testprosessen. Den fullskala 3D‑printing‑prosessen ble igangsatt, kontrollert, overvåket og gjennomgått av bakkekontrollteamet med suksess. De trykte enhetene er nå på vei for videre testing.
Spesielt skal to av de fire enhetene sendes til European Astronaut Centre og Technical University of Denmark, DTU. De siste to utskriftene vil bli testet ved det prestisjetunge Materials and Electrical Components Laboratory på ESTEC i Nederland. Der vil de bli sammenlignet med jord‑printede versjoner for å undersøke eventuelle forskjeller i kvalitet, holdbarhet, konsistens eller andre faktorer som kan sette fremtidige oppdrag i fare.

3D Printer Install

Et annet spennende aspekt ved den avanserte metall‑3D‑printeren er dens modularitet. Printeren ble konstruert for å passe direkte inn i European Draw Rack Mark II i Columbus‑modulen. Denne tilnærmingen gjør enhetene klare for bruk hos alle kompatible romorganisasjoner. Merk at det var ESA‑astronauten Andreas Mogensen som fikk ansvaret for installasjonen.

International Space Station

Lansert i november 2000 fungerer ISS (International Space Station) som et symbol på internasjonalt samarbeid. Dette massive 460‑tons romfartøyet har seks soveområder, et fullt treningsstudio, og måler omtrent 100 yard i lengde. Merk at dette vitenskapelige testområdet går i bane rundt jorden 16 ganger per dag med en imponerende hastighet på 28 800 km/t. Denne hastigheten betyr at passasjerene opplever 16 soloppganger hver 24‑timmers periode ombord. Det beste er at de kan nyte disse fantastiske øyeblikkene fra den store 360‑gradsvinduet på romstasjonen.

Scientific Research Activities

I dag er ISS en viktig del av forskning og testing av ny teknologi i rommet. Det flytende laboratoriet gir en unik plass for å teste gjenstander under langvarig mikrogravitasjon. Det har blitt utført tusenvis av eksperimenter og tester siden stasjonens oppskyting, og den er fortsatt et av de få stedene hvor man kan oppleve virkelig langvarig mikrogravitasjon.

Checking Quality in Low Gravity

Hovedårsaken til at disse testene er avgjørende for fremtidig utforskning, er at forskerne har begrenset data om hvordan metall‑3D‑printing fungerer i rommet. Under normale gravitasjonsforhold kan enhetene enkelt legge på lag av sine sammensatte materialer. Prosessen blir vanskeligere når man håndterer mikrogravitasjon, turbulens og andre forhold.
Et viktig aspekt forskerne ønsker å teste, er hvor holdbare de trykte enhetene kan bli sammenlignet med deres jordbaserte motparter. De vil finne ut om mikrogravitasjonsforhold kan påvirke metallmaterialet negativt, spesielt under lagdelingsprosessen. Derfor er det stor forventning knyttet til den endelige gjennomgangen av disse trykte gjenstandene.

Advantages of Metal 3D Printers in Space

Avsløringen om at det allerede finnes metall‑3D‑printere i drift i rommet er en øyeåpner. Fordelene med disse enhetene er så store at romorganisasjoner og 3D‑printing‑firmaer i flere år har samarbeidet for å forsøke å løse de mange kompleksitetene ved å lage gjenstander i minimal gravitasjon.
Spesielt er en av hovedfordelene med 3D‑printing at de nødvendige gjenstandene kan produseres på stedet. For romreisende vil dette være deres beste alternativ. I motsetning til TV-serien om romutforskning er sjansen for at et besetningsmedlem blir transportert ned til en planet for å få påfyll svært usannsynlig. I de fleste tilfeller må astronautene kunne lage det de trenger fra det som allerede finnes ombord. Her er noen andre fordeler du bør kjenne til.

Lower Weight/cost

Prisen for å bringe ett pund inn i rommet ligger i tusenvis. Derfor er det lite budsjett til lavteknologiske reparasjonsverktøy som skiftenøkler, skrutrekkere og andre nødvendige, men kanskje ikke alltid påkrevde enheter. 3D‑printing gir et levedyktig alternativ som er raskere og koster mindre enn å sende en rakett med forsyninger i bane.

New Tool Design

En annen fantastisk fordel med denne metall‑3D‑printeren er muligheten til å lage nye typer verktøy og instrumenter etter hvert som de blir oppfunnet. Det er sannsynlig at fremtidige romreisende vil trenge spesialbygde verktøy for å håndtere sjeldne og utenkelige miljøer. Metall‑3D‑printere vil gjøre det mulig for disse besetningene å være fleksible og tilpasse seg når det er nødvendig for å oppfylle oppdragskravene.

Reduce Waste

Ironisk nok er avfallshåndtering en av de mest kritiske komponentene i fremtidige romreiseoperasjoner. I motsetning til på jorden, hvor du kan kaste søppelet ved veikanten og håpe det sakte løses opp i miljøet, kan romsøppel forårsake alvorlige problemer for fremtidige reisende.

Det minste romsøppelet beveger seg raskt nok til å skade satellitter, romfartøy og andre følsomme gjenstander, inkludert astronauter. Dessverre er lav jordbane allerede oversvømt med romsøppel. 3D‑printing kan bidra til å redusere avfall, noe som igjen vil hjelpe med å forhindre romsøppel.

Avanserte metall‑3D‑printere kan brukes til å smelte ned allerede produserte gjenstander og gjenbruke materialet til å lage andre enheter. Forestill deg en astronaut som bruker en skiftenøkkel, smelter den ned igjen og printer den om til et annet verdifullt verktøy som trengs for å fullføre oppgaven. Denne visjonen eliminerer unødvendig avfall og åpner døren for tryggere romreiser i fremtiden.

Researchers

Forskere fra ESA, inkludert Rob Postema, Sébastien Girault og andre høyt respekterte ingeniører, utførte disse testene for å avdekke viktige forbedringsområder for metall‑3D‑printing i rommet. Prosjektet var mulig takket være finansiering fra Airbus. Airbus er et av de mest fremtredende automatiseringsselskapene i verden og den ledende aktøren i EU.

The Future of Metal 3D Printing

Fremtiden for metall‑3D‑printing ser lysende ut. Disse nylige fremskrittene, kombinert med økt AI‑integrasjon, fortsetter å senke de tekniske og økonomiske barrierene for denne teknologien. Spesielt ser noen forskere en fremtid hvor boliger, verktøy, reservedeler og til og med menneskelige organer kan printes.

Companies Pioneering 3D Printing

3D‑printing‑industrien er mer enn bare printerprodusenter. Mange selskaper spesialiserer seg på avanserte 3D‑printing‑produkter. Det finnes leverandører av filament, designere, programvareutviklere og mye mer. Alle disse komponentene samarbeider for å fremme integreringen av 3D‑printing. Her er noen firmaer som kan dra nytte av den nyeste forskningen på 3D‑printing i rommet.

1. Desktop Metal

Desktop Metal er en av verdens ledende leverandører av 3D‑printing‑maskinvare. Selskapet ble grunnlagt i 2015 med mål om å samle komponentene i 3D‑printing‑industrien på den tiden. Merk at firmaet sikret 438 millioner dollar i finansiering fra fremtredende investorer, inkludert Google Ventures, BMW og Ford Motor Company (F ).

Denne produsenten fra Massachusetts designer både metall‑ og karbonfiber‑3D‑printere for industrielle kunder. For øyeblikket har de kunder i store bil‑ og luftfartsbedrifter. Som følge av dette har selskapet fått betydelig anerkjennelse, blant annet blitt oppført på MIT Technology Review sin liste over 50 smarteste selskaper og fått støtte fra World Economic Forum.

DM‑aksjen anses som et godt kjøp på grunn av selskapets posisjon i markedet og veksten i metall‑3D‑printing‑sektoren. Disse faktorene, kombinert med prosjektets sterke støtte, gjør Desktop Metal til et smart tilskudd med potensial.

2. Eastman Chemical Company

EMN Prisdiagram

Eastman Chemical Company (EMN ) leverer kjemikalier og andre materialer som kreves for 3D‑printing. Firmaet har siden etableringen i 1920 av George Eastman et rykte for å levere tjenester og produkter av høy kvalitet til industrielle kunder. I dag er det fortsatt en pioner i markedet.
Merk at Eastman Chemical Company har mottatt flere utmerkelser for sine tidligere prestasjoner. For eksempel ble selskapet i 2013 tildelt “Responsible Care Company of the Year”-prisen av American Chemistry Council (ACC). Disse faktorene gjør Eastman Chemical Company til et smart tilskudd i enhver balansert portefølje.

Advanced Metal 3D Printing – A Tech Ready for Deployment

Det finnes mange grunner til at metall‑3D‑printing er det ideelle alternativet for romreisende og for de som befinner seg i vanskelig tilgjengelige områder. Evnen til å skape og produsere nesten uendelige design gjør disse verktøyene til en verdifull ressurs for enhver operasjon. I fremtiden vil prisen på 3D‑printere fortsette å falle, takket være ytterligere forbedringer i materialer og prosesser. Derfor er det klokt å holde seg oppdatert på 3D‑printing‑industrien for flere muligheter i fremtiden.

Lær mer om annen kul produksjonsteknologi Tech