mendeaz geroztik, giza arraza liluratuta egon da espazioa esploratzeak eta Lurretik haratago dagoena ulertzeak.NASA eta ESA bezalako erakunde nagusiak espazioaren esplorazioan abangoardian egon dira, eta konkista honetako beste eragile garrantzitsu bat 3D inprimaketa da.Kostu baxuko pieza konplexuak azkar ekoizteko gaitasuna duenez, diseinu-teknologia hau gero eta ezagunagoa da enpresetan.Aplikazio asko sortzea posible egiten du, hala nola sateliteak, espazio-jantziak eta suzirien osagaiak.Izan ere, SmarTech-en arabera, espazio-industria pribatuaren fabrikazio gehigarriaren merkatu-balioa 2.100 milioi eurora iritsiko dela aurreikusten da 2026rako. Honek galdera sortzen du: nola lagun diezaioke 3D inprimatzeak gizakiei espazioan bikaintzen?
Hasieran, 3D inprimaketa batez ere prototipo azkarra egiteko erabiltzen zen medikuntza, automozio eta industria aeroespazialean.Hala ere, teknologia hedatu ahala, gero eta gehiago erabiltzen da azken helburuetarako osagaietarako.Metalen fabrikazio gehigarrien teknologiak, batez ere L-PBF-k, hainbat metal ekoiztea ahalbidetu du muturreko espazio-baldintzetarako egokiak diren ezaugarriak eta iraunkortasuna dutenak.3D inprimatzeko beste teknologia batzuk ere erabiltzen dira osagai aeroespazialen fabrikazioan, hala nola DED, aglutinatzailea eta estrusio prozesua.Azken urteotan, negozio eredu berriak sortu dira, Made in Space eta Relativity Space bezalako enpresek 3D inprimaketa teknologia erabiltzen dute osagai aeroespazialak diseinatzeko.
Relativity Space 3D inprimagailua garatzen ari da industria aeroespazialerako
3D inprimatzeko teknologia aeroespazialean
Orain horiek aurkeztu ditugula, ikus ditzagun hurbilagotik industria aeroespazialean erabiltzen diren 3D inprimatzeko teknologia desberdinak.Lehenik eta behin, kontuan izan behar da metalen fabrikazio gehigarria, batez ere L-PBF, eremu honetan gehien erabiltzen dena.Prozesu honek laser energia erabiltzean datza metal hauts geruzaz geruza fusionatzeko.Bereziki egokia da pieza txikiak, konplexuak, zehatzak eta pertsonalizatuak ekoizteko.Aeroespazialaren fabrikatzaileek DED-ren onura izan dezakete, metalezko alanbrea edo hautsa metatzea dakar eta batez ere metalezko edo zeramikazko piezak konpontzeko, estaltzeko edo ekoizteko erabiltzen dena.
Aitzitik, aglutinatzaileen zorrotada, ekoizpen-abiadurari eta kostu baxuari dagokionez abantailatsua bada ere, ez da egokia errendimendu handiko pieza mekanikoak ekoizteko, azken produktuaren fabrikazio-denbora handitzen duten prozesamendu osteko sendotze urratsak behar dituelako.Estrusio-teknologia ere eraginkorra da espazio-ingurunean.Kontuan izan behar da polimero guztiak ez direla egokiak espazioan erabiltzeko, baina errendimendu handiko plastikoek PEEK bezalako pieza metaliko batzuk ordezka ditzakete haien indarragatik.Hala ere, 3D inprimatzeko prozesu hau oraindik ez dago oso hedatuta, baina material berriak erabiliz espazioaren esploraziorako aktibo baliotsu bihur daiteke.
Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) 3D inprimaketa aeroespazialerako oso erabilia den teknologia da.
Espazioko materialen potentziala
Industria aeroespaziala material berriak aztertzen aritu da 3D inprimaketaren bidez, merkatua eten dezaketen alternatiba berritzaileak proposatuz.Titanioa, aluminioa eta nikel-kromo aleazioak bezalako metalak beti ardatz nagusi izan badira ere, material berri batek laster lapur dezake fokua: ilargi-erregolitoa.Ilargi-erregolitoa ilargia estaltzen duen hauts-geruza bat da, eta ESAk frogatu du 3D inprimaketarekin konbinatzearen onurak.Advenit Makayak, ESAko fabrikazio ingeniari seniorrak, ilargi-erregolitoa hormigoiaren antzekoa dela deskribatzen du, batez ere silizioz eta beste elementu kimikoz osatua, hala nola burdina, magnesioa, aluminioa eta oxigenoa.ESA Lithoz-ekin bat egin du pieza funtzional txikiak ekoizteko, hala nola torlojuak eta engranajeak, ilargi-erregolito simulatua erabiliz, ilargi-hautsaren antzeko propietateak dituena.
Ilargi-erregolitoa fabrikatzeko prozesu gehienek beroa erabiltzen dute, SLS eta hauts-lotura inprimatzeko soluzioekin bateragarria da.ESA ere D-Shape teknologia erabiltzen ari da pieza solidoak ekoizteko helburuarekin, magnesio kloruroa materialekin nahastuz eta simulatutako alean aurkitutako magnesio oxidoarekin konbinatuz.Ilargi-material honen abantaila esanguratsuetako bat inprimatze-bereizmen finagoa da, eta piezak zehaztasun handienarekin ekoizteko aukera ematen du.Ezaugarri hau etorkizuneko ilargi-baseetarako aplikazioen eta fabrikazio-osagaien sorta zabaltzeko aktibo nagusia bihur daiteke.
Ilargi-erregulazioa nonahi dago
Marteko erregolitoa ere badago, Marten aurkitutako lurpeko materialari erreferentzia eginez.Gaur egun, nazioarteko espazio agentziek ezin dute material hori berreskuratu, baina horrek ez du eragotzi zientzialariek proiektu aeroespazialetan duen potentziala ikertzea.Ikertzaileak material honen ale simulatuak erabiltzen ari dira eta titaniozko aleazioarekin konbinatzen ari dira tresnak edo suziriaren osagaiak ekoizteko.Hasierako emaitzek adierazten dute material honek indar handiagoa emango duela eta ekipoak herdoiltzetik eta erradiazioetatik babestuko dituela.Bi material hauek antzeko propietateak dituzten arren, ilargi-erregolitoa da oraindik probatuena den materiala.Beste abantaila bat da material hauek lekuan bertan fabrikatu daitezkeela, Lurretik lehengaiak garraiatu beharrik gabe.Gainera, erregolitoa material iturri agortezina da, eskasia saihesten laguntzen duena.
3D inprimatzeko teknologiaren aplikazioak industria aeroespazialean
3D inprimaketa-teknologiaren aplikazioak industria aeroespazialean alda daitezke erabilitako prozesu zehatzaren arabera.Esate baterako, laser hautsaren fusioa (L-PBF) erabil daiteke epe laburreko pieza korapilatsuak fabrikatzeko, hala nola tresna sistemak edo espazioko ordezko piezak.Launcher-ek, Kaliforniako startup batek, Velo3D-ren zafiro-metal 3D inprimatzeko teknologia erabili zuen bere E-2 suziri likidoaren motorra hobetzeko.Fabrikatzailearen prozesua erabili zen indukzio-turbina sortzeko, eta LOX (oxigeno likidoa) errekuntza-ganberara bizkortzeko eta gidatzeko zeregin erabakigarria betetzen du.Turbina eta sentsorea 3D inprimatzeko teknologia erabiliz inprimatu eta gero muntatu ziren.Osagai berritzaile honek koheteari fluido-jario handiagoa eta bultzada handiagoa ematen dio, motorraren ezinbesteko pieza bihurtuz
Velo3D-k PBF teknologiaren erabileran lagundu zuen E-2 suziri likidoaren motorra fabrikatzeko.
Fabrikazio gehigarriak aplikazio zabalak ditu, egitura txiki eta handien ekoizpena barne.Esaterako, Relativity Space-ren Stargate irtenbidea bezalako 3D inprimatzeko teknologiak erabil daitezke pieza handiak fabrikatzeko, hala nola suziriaren erregai deposituak eta helizearen palak.Erlatibitate Espazioak hori frogatu du Terran 1 ekoizte arrakastatsuaren bidez, ia osorik 3Dn inprimatutako kohete bat, hainbat metro luze den erregai depositua barne.2023ko martxoaren 23an bere lehen merkaturatzeak fabrikazio gehigarrien prozesuen eraginkortasuna eta fidagarritasuna frogatu zuen.
Estrusioan oinarritutako 3D inprimatzeko teknologiak piezak ekoizteko aukera ere ematen du errendimendu handiko materialak erabiliz, hala nola PEEK.Termoplastiko honekin egindako osagaiak espazioan probatu dira dagoeneko eta Rashid rover-ean jarri ziren EAEko ilargi-misioaren barruan.Proba honen helburua PEEK-ek muturreko ilargi-baldintzekiko duen erresistentzia ebaluatzea zen.Arrakasta izanez gero, PEEK-ek metalezko piezak ordezkatu ditzake metalezko piezak apurtzen diren edo materialak eskas diren egoeretan.Gainera, PEEKren propietate arinek balio izan dezakete espazioaren esplorazioan.
3D inprimatzeko teknologia industria aeroespazialerako hainbat pieza fabrikatzeko erabil daiteke.
3D inprimaketaren abantailak industria aeroespazialean
Industria aeroespazialean 3D inprimaketaren abantailak piezen azken itxura hobetzea da, eraikuntza-teknik tradizionalekin alderatuta.Johannes Homak, Lithoz Austriako 3D inprimagailuen fabrikatzaileko zuzendari nagusiak adierazi duenez, "teknologia honek piezak arinagoak egiten ditu".Diseinu askatasuna dela eta, 3D inprimatutako produktuak eraginkorragoak dira eta baliabide gutxiago behar dituzte.Horrek eragin positiboa du piezen ekoizpenaren ingurumen-inpaktuan.Erlatibitate-espazioak frogatu du fabrikazio gehigarriak espazio-ontziak fabrikatzeko behar diren osagai kopurua nabarmen murrizten duela.Terran 1 kohetearentzat, 100 zati gorde ziren.Gainera, teknologia honek abantaila nabarmenak ditu produkzio-abiaduran, suziria 60 egun baino gutxiagoan amaitzen baita.Aitzitik, metodo tradizionalak erabiliz kohete bat fabrikatzeak hainbat urte behar izan ditzake.
Baliabideen kudeaketari dagokionez, 3D inprimaketak materialak aurreztu ditzake eta, kasu batzuetan, hondakinak birziklatzeko aukera ere bai.Azkenik, fabrikazio gehigarria koheteen aireratzeko pisua murrizteko aktibo baliotsua izan daiteke.Helburua tokiko materialen erabilera maximizatzea da, hala nola erregolitoa, eta espazio-ontzien barruan materialen garraioa minimizatzea.Horrek 3D inprimagailu bat bakarrik eramatea ahalbidetzen du, bidaiaren ondoren dena sor dezakeen tokian bertan.
Made in Space-k dagoeneko bidali du bere 3D inprimagailuetako bat probak egiteko espaziora.
3D inprimaketaren mugak espazioan
3D inprimatzeak abantaila asko baditu ere, teknologia nahiko berria da oraindik eta mugak ditu.Advenit Makayak adierazi duenez, "industria aeroespazialeko fabrikazio gehigarriaren arazo nagusietako bat prozesuen kontrola eta balioztatzea da".Fabrikatzaileak laborategian sartu eta pieza bakoitzaren indarra, fidagarritasuna eta mikroegitura probatu ditzakete baliozkotu aurretik, proba ez-suntsitzaileak (NDT) deritzon prozesua.Hala ere, denbora asko eta garestia izan daiteke, beraz, azken helburua proba horien beharra murriztea da.NASAk duela gutxi sortu zuen gai honi aurre egiteko zentro bat, fabrikazio gehigarriaren bidez fabrikatutako metalezko osagaien ziurtapen azkarrean zentratua.Zentroak biki digitalak erabili nahi ditu produktuen eredu informatikoak hobetzeko, eta horrek ingeniariei piezen errendimendua eta mugak hobeto ulertzen lagunduko die, haustura baino lehen zenbat presioa jasan dezaketen barne.Horrela, zentroak industria aeroespazialean 3D inprimaketaren aplikazioa sustatzen laguntzea espero du, fabrikazio-teknika tradizionalekin lehian eraginkorragoa izan dadin.
Osagai hauek fidagarritasun eta indar proba integralak egin dituzte.
Bestalde, egiaztapen-prozesua desberdina da fabrikazioa espazioan egiten bada.ESAko Advenit Makayak azaldu duenez, "bada teknika bat piezak inprimatzean zehar aztertzen dituena".Metodo honek inprimatutako produktu egokiak eta zein ez zehazten laguntzen du.Gainera, espaziora zuzendutako 3D inprimagailuetarako autozuzenketa sistema bat dago eta metalezko makinetan probatzen ari dira.Sistema honek fabrikazio-prozesuan izan daitezkeen akatsak identifikatu ditzake eta bere parametroak automatikoki alda ditzake piezaren akatsak zuzentzeko.Bi sistema hauek espazioan inprimatutako produktuen fidagarritasuna hobetzea espero da.
3D inprimatzeko irtenbideak balioztatzeko, NASAk eta ESAk estandarrak ezarri dituzte.Arau hauek piezen fidagarritasuna zehazteko proba batzuk barne hartzen dituzte.Hauts-ohearen fusio-teknologia kontuan hartzen dute eta beste prozesu batzuetarako eguneratzen ari dira.Dena den, materialen industriako eragile nagusi askok, hala nola Arkemak, BASFek, Dupont-ek eta Sabicek, trazabilitatea ere ematen dute.
Espazioan bizi?
3D inprimatzeko teknologiaren aurrerapenarekin, teknologia hori etxeak eraikitzeko erabiltzen duten proiektu arrakastatsu asko ikusi ditugu Lurrean.Horrek prozesu hori etorkizun hurbilean edo urrunean erabiliko ote den galdetzen gaitu espazioan egitura bizigarriak eraikitzeko.Gaur egun espazioan bizitzea erreala ez den arren, etxeak eraikitzea, bereziki ilargian, onuragarria izan daiteke astronautentzat espazioko misioak burutzeko.Europako Espazio Agentziaren (ESA) helburua ilargiaren kupulak eraikitzea da, ilargi-erregolitoa erabiliz, astronautak erradiazioetatik babesteko hormak edo adreiluak eraikitzeko erabil daitekeena.ESAko Advenit Makayaren arabera, ilargi-erregolitoa %60 inguru metalez eta %40 oxigenoz osatuta dago eta ezinbesteko materiala da astronauten biziraupenerako, material horretatik ateraz gero oxigeno iturri amaigabea eskain dezakeelako.
NASAk 57,2 milioi dolarreko diru-laguntza eman dio ICON-i ilargi gainazalean egiturak eraikitzeko 3D inprimaketa sistema bat garatzeko eta Mars Dune Alpha habitat bat sortzeko ere elkarlanean ari da konpainiarekin.Helburua Marteko bizi-baldintzak probatzea da, boluntarioak urtebetez habitat batean bizi izanda, Planeta Gorriko baldintzak simulatuz.Ahalegin hauek ilargian eta Marten 3D inprimatutako egiturak zuzenean eraikitzeko urrats kritikoak dira, azkenean gizakiaren espazioaren kolonizaziorako bidea ireki dezaketenak.
Etorkizun urrunean, etxe hauek bizitza espazioan bizirautea ahalbidetu dezakete.
Argitalpenaren ordua: 2023-06-14