Pag-unlad ng Paggawa sa Orbit Gamit ang Metal 3D Printing

Metal 3D printing techniques have come a long way over the last 5 years. Advancements in material sciences, delivery methods, and automation have made 3D printing more prevalent in the economy. Now, 3D printing is prepared to venture outside the atmosphere. Here’s what you need to know.

Ang 3D Printing ay Malaking Negosyo

Patuloy na lumalawak ang industriya ng 3D printing. Inaasahan ng mga mananaliksik mula sa BGC na lalagpas ang industriya sa higit $95 bilyon na halaga pagsapit ng 2032. Ang karagdagang halaga ay kumakatawan sa napakalaking paglago mula noong 2022 nang ang merkado ay tinatayang $18 bilyon. Ngayon, ang merkado ay handang umabot sa mas mataas na antas habang ang mga nangungunang koponan sa paggalugad ng kalawakan sa buong mundo ay naghahanap ng mga solusyon sa kanilang mga suliranin sa paglalakbay.

Metal 3D Printing

Maraming estilo ng 3D printing ang ginagamit ngayon. Kapansin-pansin, ang metal 3D printing ay nakaranas ng ilan sa pinakamahalagang pag-upgrade sa mga nagdaang taon. Ang mga metal 3D printer ay nililikha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng sunud-sunod na mga patong ng pinainit na metal sa isang nakatakdang pattern bago ito palamigin hanggang sa magkaroon ng hugis. Ang pamamaraang ito ng pag-imprenta ng mga produkto ay maaaring lumikha ng kumplikadong mga magaan na item na magagamit sa mga sasakyang panghimpapawid at medikal na bahagi.

Pinagmulan – ESA

Pag-imprenta sa Kalawakan

Kailangan ng mga hinaharap na koponan sa paggalugad ng kalawakan na gumamit ng mga kagamitang tulad nito upang mapunan ang kakulangan sa mga mapagkukunan. Dahil dito, naglaan ng masinsinang pagsisikap upang pag-aralan ang 3D printing sa ilalim ng mga kondisyon na wala sa atmospera ng Earth. Dahil dito, nais ng mga mananaliksik ng ESA na pag-aralan ang mga epekto ng iba’t ibang puwersang grabitasyonal sa mga materyales at proseso.
Ang pag-imprenta ng mga bagay sa kalawakan ay may potensyal na itulak ang pagsisikap ng sangkatauhan tungo sa mga bagong destinasyon. Ang mga kagamitang ito ay tumutulong upang mabawasan ang basura, mapabuti ang kakayahang umangkop, at bawasan ang bigat. Siyempre, may mga problema ang pag-imprenta sa kalawakan na kailangang malampasan bago ito maabot ang tunay nitong potensyal. Partikular, ang kakulangan ng presyon at puwersang grabitasyonal ay nagpapahirap sa pag-patong ng materyal.

Unang Metal 3D Printing sa Space Station

Ang buwang ito ay nagmamarka ng isang malaking tagumpay para sa sektor ng space 3D printing dahil inanunsyo ng ESA (European Space Agency) ang matagumpay na pag-imprenta ng maraming 3D metal na bahagi sa microgravity para sa International Space Station. Ang balitang ito ay isa sa mga unang pagkakataon na ang industriya ng 3D printing ay pumasok sa larangan ng kalawakan. Sa kasalukuyan, pinangungunahan ng EU ang pamilihan na ito sa pamamagitan ng pinakabagong pananaliksik na nag-aalok ng potensyal na baguhin ang industriya.

Ang Demonstrator ng Teknolohiyang Metal 3D Printer

Ang makabagong pangkat ng pananaliksik ng ESA ay lumikha ng isang espesyal na metal 3D printer na dinisenyo upang magamit sa mga senaryo ng microgravity para sa pagsubok na ito. Ang 180-kg na aparato ay gumagamit ng stainless-steel na wire upang lumikha ng matitibay na metal na produkto at kasangkapan, sa maliliit na sunud-sunod na patong. Sunod, isang makapangyarihang laser ang isinama upang painitin ang wire. Ang laser na ito ay sapat na malakas upang gawing likido ang metal, na tumutulo sa isang melt pool na nagpapakain sa aplikador ng pag-imprenta.

Mga Tampok sa Kaligtasan

Ang ilang mahahalagang tampok sa kaligtasan na isinama sa printer na ito ay natatangi sa paglalakbay sa kalawakan. Halimbawa, ang aparato ay ganap na nakapaloob sa isang kahon na dinisenyo upang sumipsip at pigilan ang init na tumakas papunta sa kabin. Ang proteksyong ito ay pumipigil din sa paglabas ng usok sa sasakyan na maaaring maging mapanganib para sa mga manlalakbay sa malalim na kalawakan.

Virtual na Pagsubaybay

Isa pang kahanga-hangang tampok ng pinahusay na 3D printer ay ang ganap na awtomasyon at kontrol mula sa ground control. Maaaring magpahinga ang crew habang hinahawakan ng ground crew ang lahat ng teknikal na pangangailangan. Ang tanging hakbang na kailangang gawin ng mga astronaut ay buksan ang nitrogen gas, upang matiyak na may tamang bentilasyon sa sasakyan.
Isa sa mga pangunahing dahilan kung bakit mahalaga ang pamamaraang ito ng kontrol ay dahil pinapayagan nito ang mahabang paglalakbay sa kalawakan, kahit na ang isang partikular na mananaliksik ay hindi makapagpatuloy. Maaaring magbigay ang ground crew ng tamang lohistika at materyal na suporta sa mga natitirang miyembro ng crew kapag kinakailangan.

Pagsubok

Apat na piraso ang dinisenyo at ipinadala sa printer ng space station mula sa Earth bilang bahagi ng proseso ng pagsubok. Ang buong saklaw na proseso ng 3D printing ay sinimulan, kinontrol, sinubaybayan, at nirepaso ng ground control team nang matagumpay. Ang mga na-imprentang yunit ay ngayon patungo na para sa karagdagang pagsubok.
Partikular, dalawa sa apat na yunit ay ipapadala sa European Astronaut Centre at sa Technical University of Denmark, DTU. Ang huling dalawang pag-imprenta ay susubukan sa kilalang Materials and Electrical Components Laboratory sa ESTEC sa Netherlands. Dito, ihahambing ang mga ito sa mga bersyong na-imprenta sa lupa upang suriin ang anumang pagkakaiba sa kalidad, tibay, pagkakapare-pareho, o iba pang salik na maaaring magbanta sa mga susunod na misyon.

Pag-install ng 3D Printer

Isa pang kahanga-hangang aspeto ng advanced na metal 3D printer ay ang modularidad nito. Ang printer ay dinisenyo upang direktang magkasya sa European Draw Rack Mark II sa loob ng Columbus module. Ang pamamaraang ito ay ginagawa ang mga yunit na handa para magamit sa lahat ng compatible na ahensya ng kalawakan. Kapansin-pansin, si ESA astronaut na si Andreas Mogensen ang inatasang mag-install.

International Space Station

Inilunsad noong Nob 2000, ang ISS (International Space Station) ay nagsisilbing ilaw ng pandaigdigang kooperasyon. Ang napakalaking 460-ton na sasakyang pangkalawakan ay may 6 na silid-tulugan, isang buong gym, at may sukat na humigit-kumulang 100 yarda ang haba. Kapansin-pansin, ang siyentipikong lugar na ito ay umiikot sa mundo ng 16 beses sa isang araw sa kamangha-manghang bilis na 28,800 km/h. Ang bilis na ito ay nangangahulugang nakakaranas ang mga pasahero ng 16 pagsikat ng araw bawat 24 na oras sa barko. Ang mas maganda pa ay maaari nilang tamasahin ang mga kamangha-manghang sandaling ito mula sa malaking 360-degree na bintana sa space station.

Mga Aktibidad sa Siyentipikong Pananaliksik

Sa ngayon, ang ISS ay isang mahalagang bahagi ng pananaliksik at pagsubok ng mga bagong teknolohiya sa kalawakan. Ang lumulutang na laboratoryo ay nagbibigay ng natatanging lokasyon upang subukan ang mga bagay sa ilalim ng matagal na microgravity. Libu-libong eksperimento at pagsubok ang naisagawa mula nang ilunsad ang istasyon at ito ay nananatiling isa sa iilang lugar na makapagbigay ng tunay na matagal na karanasan sa microgravity.

Pag-susuri ng Kalidad sa Mababang Grabidad

Ang pangunahing dahilan kung bakit mahalaga ang mga pagsubok na ito para sa hinaharap na paggalugad ay dahil limitado ang datos ng mga mananaliksik tungkol sa kung paano gumagana ang 3D printing ng mga metal sa kalawakan. Sa mga normal na sitwasyon ng grabidad, madaling mailapat ng mga aparato ang kanilang mga composite na materyales. Ang prosesong ito ay nagiging mas mahirap kapag humaharap sa microgravity, turbulence, at iba pang kondisyon.
Isang mahalagang aspeto na nais subukan ng mga mananaliksik ay kung gaano katibay ang mga na-imprentang aparato kumpara sa mga katapat nito na ginawa sa lupa. Nais nilang malaman kung ang mga kondisyon ng microgravity ay maaaring makaapekto nang negatibo sa metalikong materyal, lalo na sa proseso ng pag-patong. Dahil dito, maraming inaasahan hinggil sa huling pagsusuri ng mga na-imprentang item na ito.

Mga Bentahe ng Metal 3D Printers sa Kalawakan

Ang pagkakatuklas na may mga metal 3D printer na gumagana na sa kalawakan ay nakaka-ibang-iba. Ang mga benepisyo ng mga aparatong ito ay napakalaki na sa loob ng maraming taon, ang mga ahensya ng kalawakan at mga kumpanya ng 3D printing ay nagsanib-puwersa upang subukang lutasin ang maraming komplikasyon ng paglikha ng mga bagay sa napakababang grabidad.
Kapansin-pansin, isa sa mga pangunahing bentahe ng 3D printing ay ang kakayahang lumikha ng mga kinakailangang item sa mismong lokasyon. Para sa mga manlalakbay sa kalawakan, ito ang kanilang pinakamainam na opsyon. Hindi tulad ng mga palabas sa TV tungkol sa paggalugad ng kalawakan, napakabihirang mangyari na ang isang miyembro ng crew ay mag-beam pababa sa isang planeta para mag-re-supply. Sa karamihan ng mga pagkakataon, kailangang magawa ng mga astronaut na likhain ang kanilang pangangailangan mula sa kung ano ang nasa sasakyan. Narito ang ilang iba pang benepisyo na dapat malaman.

Mas Mababang Timbang/Presyo

Ang gastos ng pagdadala ng isang libra papunta sa kalawakan ay nasa libu-libo. Dahil dito, kakaunti ang badyet para sa mga simpleng kagamitang pang-ayos tulad ng mga wrench, screwdriver, at iba pang kinakailangang ngunit hindi palaging kailangan na kagamitan. Ang 3D printing ay nagbibigay ng isang praktikal na alternatibo na mas mabilis at mas mura kaysa sa pagpapadala ng rocket na may mga suplay sa orbit.

Bagong Disenyo ng Kasangkapan

Isa pang kamangha-manghang bentahe ng metal 3D printer na ito ay ang kakayahang lumikha ng mga bagong uri ng kasangkapan at instrumento habang ito ay iniimbento. Malamang na ang mga hinaharap na manlalakbay sa kalawakan ay mangangailangan ng mga espesyal na kasangkapan upang harapin ang mga kakaiba at hindi maisip na kapaligiran. Ang mga metal 3D printer ay magpapahintulot sa mga crew na maging flexible at mag-adapt kapag kinakailangan upang matupad ang mga pangangailangan ng kanilang misyon.

Pagbawas ng Basura

Katawa-tawa, ang pagtatapon ng basura ay isa sa mga pinakamahalagang bahagi ng mga operasyon ng hinaharap na paglalakbay sa kalawakan. Hindi tulad ng Earth, kung saan maaari mong itapon ang iyong basura sa gilid ng kalsada at umaasang dahan-dahang matutunaw ito sa kapaligiran, ang space junk ay maaaring magdulot ng seryosong problema para sa mga susunod na manlalakbay.

Ang pinakamaliit na piraso ng space junk ay naglalakbay nang sapat na bilis upang makasira ng mga satelayt, sasakyang pangkalawakan, at iba pang sensitibong kagamitan kabilang ang mga astronaut. Sa kasamaang palad, ang mababang orbit ng Earth ay napuno na ng space junk. Maaaring makatulong ang 3D printing na bawasan ang basura na sa gayon ay makatutulong upang maiwasan ang space junk.

Ang mga advanced na metal 3D printer ay maaaring gamitin upang tunawin ang mga naunang ginawa nang mga item at muling gamitin ang kanilang materyal para gumawa ng iba pang kagamitan. Isipin ang isang astronaut na gumagamit ng wrench bago tunawin muli ang item at i-print ito bilang isa pang mahalagang kasangkapan na kailangan upang matapos ang gawain. Ang pangitain na ito ay nag-aalis ng walang kabuluhang basura at nagbubukas ng daan para sa mas ligtas na paglalakbay sa kalawakan sa hinaharap.

Mga Mananaliksik

Ang mga mananaliksik mula sa ESA kabilang sina Rob Postema, Sébastien Girault, at iba pang lubos na iginagalang na mga inhinyero ay nagsagawa ng mga pagsubok na ito upang matuklasan ang mga pangunahing lugar ng pagpapabuti para sa metal 3D printing sa kalawakan. Kapansin-pansin, naging posible ang proyekto dahil sa pondo mula sa Airbus. Ang Airbus ay isa sa mga nangungunang awtomatikong kumpanya sa mundo at pangunahing kakompetensya sa EU.

Ang Hinaharap ng Metal 3D Printing

Ang hinaharap ng metal 3D printing ay mukhang maliwanag. Ang mga kamakailang pag-unlad na ito, kasama ang mas maraming integrasyon ng AI, ay patuloy na nagpapababa ng mga teknikal at pinansyal na hadlang sa teknolohiyang ito. Kapansin-pansin, nakikita ng ilang mananaliksik ang isang hinaharap kung saan ang mga tirahan, kasangkapan, mga piyesa, at kahit mga organong tao ay naiimprenta.

Mga Kumpanyang Nangunguna sa 3D Printing

Ang industriya ng 3D printing ay higit pa sa mga tagagawa ng printer. Maraming kumpanya ang dalubhasa sa mga advanced na produkto ng 3D printing. May mga tagapagtustos ng materyales na spool, mga designer, mga developer ng software, at marami pang iba. Ang lahat ng mga bahaging ito ay nagtutulungan upang itulak ang integrasyon ng 3D printing. Narito ang ilang kumpanya na maaaring makinabang mula sa pinakabagong pananaliksik sa 3D printing sa kalawakan.

1. Desktop Metal

Ang Desktop Metal ay isa sa mga nangungunang tagapagbigay ng hardware para sa 3D printing sa buong mundo. Itinatag ang kumpanya noong 2015 na may layuning pagsamahin ang mga sangkap ng industriya ng 3D printing noong panahong iyon. Kapansin-pansin, nakakuha ang kumpanya ng $438M na pondo mula sa mga pangunahing mamumuhunan kabilang ang Google Ventures, BMW, at Ford Motor Company (F ).

Ang tagagawa na ito na nakabase sa Massachusetts ay nagdidisenyo ng parehong metal at carbon fiber na 3D printer para sa mga industriyal na kliyente. Sa kasalukuyan, mayroon itong mga customer sa mga pangunahing kumpanya ng sasakyan at aerospace. Dahil dito, nakamit ng kumpanya ang malaking pagkilala kabilang ang pagiging nakalista sa 50 Pinakamatalinong Kumpanya ng MIT Technology Review at suporta mula sa World Economic Forum.

Ang DM stock ay itinuturing na magandang bilhin dahil sa posisyon ng kumpanya sa merkado at sa paglawak ng sektor ng metal 3D printing. Ang mga salik na ito, kasama ang matibay na suporta sa proyekto, ay ginagawa ang Desktop Metal na isang matalinong karagdagan na may potensyal.

2. Eastman Chemical Company

EMN Tsart ng Presyo

Ang Eastman Chemical Company (EMN ) ay nagbibigay ng mga kemikal at iba pang materyales na kinakailangan para sa 3D printing. Ang kumpanyang ito ay may reputasyon sa pagbibigay ng de-kalidad na serbisyo at produkto sa mga industriyal na kliyente mula nang ito ay itinatag noong 1920 ni George Eastman. Sa ngayon, nananatili itong isang nangungunang puwersa sa merkado.
Kapansin-pansin, nakatanggap ang Eastman Chemical Company ng maraming pagkilala para sa mga nakaraang tagumpay nito. Halimbawa, noong 2013, iginawad ng American Chemistry Council (ACC) ang prestihiyosong parangal na “Responsible Care Company of the Year”. Ang mga salik na ito ay ginagawang matalinong karagdagan ang Eastman Chemical Company sa anumang balanseng portfolio.

Advanced Metal 3D Printing – Isang Teknolohiyang Handa para sa Pag-deploy

Maraming dahilan kung bakit ang metal 3D printing ay ang perpektong opsyon para sa mga manlalakbay sa kalawakan at sa mga nasa mahihirap maabot na lokasyon. Ang kakayahang lumikha at mag-produce ng halos walang katapusang mga disenyo ay ginagawang mahalagang asset ang mga kasangkapang ito sa anumang operasyon. Sa hinaharap, patuloy na bababa ang presyo ng mga 3D printer, salamat sa karagdagang pag-unlad sa mga materyales at proseso. Dahil dito, makatuwiran na manatiling updated sa industriya ng 3D printing para sa mas maraming oportunidad sa hinaharap.

Alamin ang iba pang Cool Manufacturing Tech