SpaceCAL 3D Printing sa Microgravity Tinaguriang Tagumpay ng mga Siyentipiko sa Virgin Galactic 07

Isang pangkat ng mga mananaliksik sa University of California, Berkeley, kamakailan lamang ay nakumpleto ang isa pang matagumpay na pagsusulit ng kanilang microgravity 3D printing system, SpaceCAL. Ang susunod na henerasyong aparatong ito ay maaaring magbukas ng pintuan para sa paglalakbay sa malalim na kalawakan sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa mga astronaut na mag-imprenta ng mga piyesa, kasangkapan, gamot, at kahit mga organo kapag kinakailangan. Ang mga kakayahang ito ay malayo pa, at ang pinakabagong pagsusulit na ito ay nagmamarka ng isa pang mahalagang yugto sa kanilang paglalakbay.

Tumaas ang pananaliksik sa pag-imprenta sa kalawakan sa nakaraang limang taon. Ang mga yunit na ito ay naiiba sa kanilang mga kaparehong nasa lupa dahil hindi nila maaaring umasa sa gravity upang tulungan ang kanilang proseso ng paglalayer. Dahil dito, kinailangan ng mga inhinyero na bumuo ng mga bagong paraan upang hubugin ang kanilang mga imprenta.

CAL

Ginagamit ng proyektong SpaceCAL ang isang bagong pamamaraan ng 3D printing na tinatawag na CAL “computed axial lithography“. Ang pamamaraang ito ay nagpapakilala ng mga sensitibong polymer na tumutugon sa liwanag. Ang photosensitive resin ay maaaring hubugin gamit ang mga laser sa kumplikadong 3D na estruktura. Kapansin-pansin, ang CAL 3D printing method ay binuo noong 2017 ni Hayden Taylor, ang pangunahing mananaliksik ng proyektong SpaceCAL.

Ang CAL 3D printing method ay perpekto para sa paggawa sa mababang gravity dahil hindi ito umaasa sa pamamaraan ng paglalayer. Sa halip, inilalagay ang materyal sa isang silid bago gamitin ang dobleng laser upang hubugin at patigasin ang imprenta. Isa sa mga pangunahing benepisyo ng CAL printing method ay pinapasimple nito ang pag-unlad at nangangailangan lamang ng isang yunit.

SpaceCAL

Inilalapat ng proyektong SpaceCAL ang pananaliksik at pag-unlad na naganap mula noong 2017 sa pamamaraan ng pag-imprenta. Ang resulta ay isang nakapaloob, ligtas, at maaasahang paraan upang mag-imprenta ng napakaraming uri ng materyales habang nasa orbit o iba pang microgravity na sitwasyon. Kapansin-pansin, nakumpleto na ng SpaceCAL ang maraming low-gravity na pagsubok. Gayunpaman, ang pinakabagong ito ang unang pumasok sa orbit.

Pinagmulan – Virgin Galactic [securities_stock_price_tag symbol="SPCE" exchange="NYSE"]

Pagsusulit ng SpaceCAL

Nagsagawa ng pagsusulit sa printing system na SPaceCAL sa loob ng Virgin Galactic VSS Unity noong Hunyo 8, 2024. Dinala ng Virgin Galactic ang aparato sa suborbital na kalawakan, na nagbigay-daan para maisagawa ang 140-segundong pagsubok. Pinili ng mga inhinyero ang apat na benchys bilang kanilang mga imprenta. Ang mga benchys ay ginagamit upang subukan ang katumpakan at kakayahan ng mga 3D printer.

Ang mga test prints na ito ay sumasaklaw sa kahirapan mula sa simpleng disenyo hanggang sa kumplikadong multi-material na estruktura. Para sa pagsusulit na ito, pinanatiling medyo simple ng mga siyentipiko ang mga imprenta. Partikular, nag-imprenta sila ng apat na benchys kabilang ang isang maliit na sasakyang pangkalawakan at ilang mga tugboat. Kapansin-pansin, ang mga benchys ay na-imprenta gamit ang isang light-sensitive na plastik na resin na tinatawag na PEGDA.

Mga Resulta

Napatunayan na matagumpay ang mga resulta ng test flight. Nakumpleto ng SpaceCAL ang mga imprenta sa maikling panahon na ibinigay. Ito ay tumpak ayon sa mga disenyo at tumagal lamang ng 20 segundo bawat isa upang matapos. Ayon sa mga mananaliksik, susunod na mga pagsusulit ay susubukang magpatuloy ng mas mahabang pag-imprenta at mas masalimuot na mga disenyo.

Mga Benepisyo ng SpaceCAL

Maraming benepisyo ang maaring dalhin ng proyektong SpaceCAL sa merkado. Una, pinapayagan nito ang mga manlalakbay na mabilis at tumpak na mag-imprenta ng mga piyesa sa oras ng emerhensiya. Ang yunit ay nag-aalok ng direct-on-demand printing na maaaring kontrolin mula sa basehan, o ng mga astronaut habang lumilipad. Para sa mga manlalakbay sa malalim na kalawakan, tinatanggal ng opsyong ito ang pangangailangan na mag-empake ng libu-libong posibleng spare parts.

Iba’t Ibang Materyales

Ang pamamaraan ng pag-imprenta ng SpaceCAL ay lubos na flexible. Nasubukan na ng mga mananaliksik ang kanilang pamamaraan gamit ang higit sa 60 iba’t ibang materyales. Ang mga aparatong ito ay maaaring mag-imprenta gamit ang mga silicone, plastik, glass composites, biomaterials, at iba pa. Dahil dito, perpekto sila para sa mga kapaligirang kulang sa mapagkukunan tulad ng mga sasakyang pangkalawakan kung saan bawat piraso ng basura ay maaaring i-recycle bilang kapaki-pakinabang na mga imprenta.

Kailangan isaalang-alang ng paglalakbay sa kalawakan ang bawat gramo ng bigat. Dahil dito, mahalagang lumikha ng isang 3D printing method na kayang mag-imprenta ng matitibay na piyesa at kasangkapan, habang sinusuportahan din ang mga tisyu at organikong materyales. Ang kakayahang magamit ng SpaceCAL printer ay maaaring maging perpektong solusyon para sa mga gawaing ito sa hinaharap. Bukod pa rito, habang lumalabas ang mga bagong resin, polymer, at metal composites, maaaring i-integrate ng mga aparatong ito ang pinahusay na materyal, na lumilikha ng matibay at mas kumplikadong mga imprenta sa mas maikling oras.

Isahang Pag-imprenta

Isa pang benepisyo na hatid ng SpaceCAL sa mga manlalakbay sa kalawakan ay ang kakayahang lumikha gamit ang isang hakbang na pag-imprenta. Maraming kasalukuyang 3D printing method ang nangangailangan ng maraming hakbang, na nagdadagdag sa materyales, komplikasyon, gastos, at bigat ng mga aparato. Ang SpaceCAL printer ay maaaring lumikha ng masalimuot na custom-defined na 3D geometries sa isang hakbang na pag-imprenta, na nagpapabuti sa kahusayan at kaligtasan.

Mas Mabilis na Pag-imprenta

Ang pamamaraan ng pag-imprenta ng SpaceCal ay napakabilis kumpara sa mga layering method. Ipinakita ng mga resulta ng pagsusulit na ang 3D-printed na benchys ay tumagal lamang ng humigit-kumulang 20 segundo bawat imprenta. Ang bilis na ito ay nagbubukas ng pintuan para sa mga bagong gamit ng mga yunit na ito sa hinaharap. Isipin ang isang manlalakbay sa kalawakan na mabilis na nag-iimprenta ng isang energy part, kasangkapan, o iba pang kinakailangang item nang walang pagkaantala. Kapansin-pansin, ang pamamaraan na ito ay mas mabilis kaysa sa mga kasalukuyang method at maaaring tumagal ng oras upang matapos ang isang kumplikadong imprenta.

Kalayaan sa Disenyo

Isa sa pinakamalaking bentahe na ipinakita ng pananaliksik na ito ay na ang mga microgravity 3D printer ay maaaring mag-imprenta ng mga bagay na hindi posible sa Earth. Ang mga low-gravity na kapaligirang ito ay nagpapabuti ng daloy ng materyal at nagbibigay-daan sa mga inhinyero na maging mas malikhain sa kanilang mga disenyo. Dahil dito, maaaring makita sa hinaharap na ang mga orbital additive manufactured na produkto ay magiging mahalagang bahagi ng pang-araw-araw na buhay.

Mga Paggamit ng SpaceCAL

May ilang agarang gamit para sa mga SpaceCAL printer. Pangunahin, itinuturing silang mahalagang elemento ng paglalakbay sa malalim na kalawakan. Mayroon pang mga plano na gamitin ang mga aparatong ito upang makatulong sa kolonisasyon ng buwan. Ang pinakabagong pagsusulit na ito ay nagpapatunay sa pananaliksik ng koponan at ipinapakita ang pinahusay na pagganap na hatid ng pamamaraan ng SpaceCAL. Sa hinaharap, maaaring gamitin ang iba’t ibang bersyon ng mga aparatong ito upang mag-imprenta ng lahat mula sa mga piyesa hanggang sa mga tirahan.

Pangangailangang Medikal

Isa sa pinaka-kapanapanabik at sci-fi na aspeto ng proyektong SpaceCAL ay ang kakayahan nitong mag-imprenta ng biomaterials. Isipin ang mga astronaut na nag-iimprenta ng mga organo, pangangailangan sa ngipin, skin grafts, at kahit mga bagong lente. Nakikita ito ng mga mananaliksik bilang hinaharap para sa kanilang likha. Inilalarawan nila ang isang araw kung kailan gagamitin ang mga SpaceCAL printer upang lumikha ng mga organo na imposibleng i-imprenta sa Earth. Ang mga organong ito ay maaaring gamitin ng mga astronaut o ipadala pabalik sa planeta para magamit ng populasyon.

Mga Mananaliksik

Ang pananaliksik para sa proyektong ito ay kinabibilangan ng isang koponan ng mga estudyante mula sa UC Berkeley at Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) na pinamumunuan ni Hayden Taylor. Ang mga mananaliksik na sina Dillon Balk, Jacob Gottesman, Skyler Chan, Sean Chu, Brian Chung, Ameera Elgonemy, Anthony Moody, Jake Nickel, Dylan Potter, Austin Portinause, Anusri Sreenath, at Audrey Young ay tumulong din sa pag-develop at pagsusuri ng konsepto ng SpaceCAL.

May suporta ang SpaceCAL mula sa NASA’s Flight Opportunities program, Berkeley Engineering, at ang kasalukuyang itinatayong Berkeley Space Center. Bukod pa rito, nakakuha ang proyekto ng $1.4 milyong grant, na nagbigay-daan sa mga mananaliksik na pagbutihin ang kanilang aparato at pagsusuri.

Mga Kumpanyang Maaaring Gamitin ang Pag-aaral na Ito upang Pataasin ang Kita

Maraming tagagawa ang maaaring mag-integrate ng teknolohiyang SpaceCAL printing upang magbigay ng bago o mapabuti ang kasalukuyang mga produkto. Ang mga kumpanyang ito ay may matatag na posisyon sa kani-kanilang mga merkado at ang pagpapakilala ng mabilis at epektibong pamamaraan ng SpaceCAL printing ay maaaring lubos na mapabuti ang kanilang alok.

Organovo Holdings

Ang Organovo Holdings ay isang nangungunang biomedical 3D printing. Layunin ng kumpanya na gamitin ang mga 3D printer upang tularan ang mga organo at tisyu ng tao, na nagbibigay-daan sa mga mananaliksik na pag-aralan ang mga epekto ng mga gamot, kapaligiran, at iba pang salik nang hindi inilalagay sa panganib ang mga tao.

Ang Organovo Holdings ay nakabase sa San Diego at ito ay isang pioneer sa larangan ng 3D bio-tissue printing. Ang mga produkto nito ay nagbibigay-daan sa mga mananaliksik na pag-aralan ang mga sakit, impeksyon, at posibleng lunas. Ang kakayahang mag-imprenta ng tisyu at organikong materyal ay nagbubukas ng pintuan para sa isang hinaharap kung saan hindi na kailangan ang mga donor at ang mga emergency medical procedure ay maaaring maganap nang mas mabilis, na nagliligtas ng milyun-milyong buhay bawat taon.

Ang Organovo Holdings ay isang matibay na karagdagan sa iyong portfolio. Kamakailan lamang ay nagbahagi ang kumpanya ng kanilang pananaliksik sa Digestive Disease Week (DDW2024) ngayong taon. Ang posisyon ng kumpanya bilang nangunguna sa merkado, kasama ang lumalaking pangangailangan para sa biomedical printed services, ay naglalagay sa Organovo Holdings para sa tagumpay sa hinaharap.

Proto Labs

PRLB Tsart ng Presyo

Nagsimula ang Proto Labs (PRLB ) sa merkado noong 1999 at nakabase sa Maple Plain, Minnesota. Ang kumpanya ay dalubhasa sa short-run at prototyping prints. Nag-aalok ito ng iba’t ibang serbisyo, kabilang ang mabilis na additive manufacturing at injection molding. Ang mabilis na turnaround at flexibility ng kumpanya ay tumulong upang makamit nito ang dominanteng posisyon sa kanyang merkado.

May intel ang Proto Labs na sumasaklaw sa napakalawak na hanay ng mga industriya. Partikular, nag-aalok ang kumpanya ng consumer products, medical devices, at automotive parts. Pinapayagan ng tagagawa ang mga inhinyero na magtayo sa mga popular na software tulad ng CAD at pagkatapos ay ipadala ang kanilang mga imprenta para sa mabilis na resulta. Ang Proto Labs ay nagbabalik ng mga imprenta sa loob ng ilang araw, ginagawa itong pangunahing solusyon para sa prototyping.

Patuloy na tumataas ang pangangailangan para sa mga serbisyo ng Proto Labs sa paglipas ng mga taon. Sa kasalukuyan, ang kumpanya ay may market cap na $857.71M. Kung maisasama ng Proto Labs ang mga teknolohiyang SpaceCAL sa kanilang business model, maaari silang mag-alok ng mas mabilis na prototyping sa kanilang mga kliyente. Maaari rin nitong mabawasan ang gastos sa pag-imprenta at alisin ang pangangailangan para sa marami sa kanilang kasalukuyang mga printer.

Hinaharap ng 3D Printing

Ang hinaharap ng 3D printing ay mukhang maliwanag. Maraming mahahalagang pag-unlad ang naganap sa industriya sa nakaraang ilang taon. Ang pinaka-advanced na mga 3D printer ngayon ay gumagamit ng low-power lasers at maaaring mag-imprenta ng maraming materyales gamit ang isang aparato. Dahil dito, posible na ngayong mag-imprenta ng gumaganang kumplikado at kahit mga electrical device.

Pananaliksik sa Malalim na Kalawakan

Ang pananaliksik sa malalim na kalawakan ay patuloy na nagpapalakas ng mga pagsisikap sa R&D. Kamakailan, dinala ang mga 3D-printed na puso sa International Space Station. Ang layunin ay makita ang mga epekto ng radiation ng kalawakan sa mga organo. Ang pananaliksik ay bahagi ng mas malaking misyon na nakatanggap ng suporta mula sa Brown at Johns Hopkins University, pati na rin sa NASA.

Madaling Interface

Ang mga Large Language Model AI chatbot ay isa pang malaking pag-unlad na magbabago sa karanasan ng 3D printing. Ang mga interface na ito ay nagbibigay-daan sa mga tao na makipag-ugnayan sa mga computer tulad ng tao. Ang mga program tulad ng ChatGPT ay nagpakita ng kapangyarihan ng mga tool na ito at kung paano nila mapapabuti ang kahusayan, mapapalawak ang kakayahan, at mapababa ang gastos.

Sa hinaharap, hindi na kakailanganin ng 3D printing ang maraming teknikal na kasanayan. Karamihan sa mga yunit ay kakailangan lamang ng mga text o voice na direksyon upang matapos ang kumplikadong gawain na natutunan nila nang unti-unti sa loob ng maraming taon ng data at pag-upgrade sa kanilang mga AI model. Kapag pinagsama mo ang posibilidad ng teknolohiyang SpaceCAL printing sa advanced AI capabilities, tila walang katapusang potensyal ang teknolohiya.

Mataas na Kahusayan na mga Printer

Kamakailan, lumikha ang mga mananaliksik ng isang bagong dual laser printing pamamaraan na nagpapababa ng gastos at basura. Ang pamamaraang ito ay nag-convert ng isa sa karaniwang femtosecond lasers sa isang lower-powered na yunit. Pagkatapos, nagpakilala ang koponan ng bagong computational formula na nagbigay-daan upang matukoy ang optimal tuning sa pagitan ng mga laser. Ang mga resulta ay katulad ng orihinal na dual femtosecond lasers.

Gumamit ang bagong lapit ng mas murang alternatibong laser, na nagbaba ng gastos nang malaki. Bukod pa rito, maaaring i-adapt ang upgrade na ito upang magkasya sa karamihan ng kasalukuyang laser 3D printer na ginagamit sa sektor ng pagmamanupaktura nang kaunti lamang ang pagsisikap. Dahil dito, maaaring makatulong ang upgrade na ito na pababain ang gastos sa 3D printing sa buong mundo at magbukas ng pintuan para sa mas abot-kayang mga aparato sa lalong madaling panahon.

Isa Pang Matagumpay na Pagsusulit

Ipinapakita ng pinakabagong yugto ng pagsusulit kung gaano kabilis ang pag-unlad ng koponan sa kanilang misyon. Asahan mong makakarinig pa ng higit pa tungkol sa proyektong ito habang ang mga inhinyero ay nagsisikap mag-imprenta ng kumplikadong mga aparato sa paglalakbay sa kalawakan. Sa ngayon, ang mga makabago at mapanguna na pagsisikap ng koponang ito sa microgravity printing ay maaaring mapabuti ang buhay ng bilyong tao balang araw.

Alamin ang iba pang magagandang proyekto sa 3D printing ngayon.