راکت‌های چاپ سه‌بعدی آماده انفجار هستند

اگر پرتاب Terran1 تابستان امسال از کیپ کاناورال موفقیت آمیز باشد، فضای نسبیت اولین شرکت سازنده هوافضا خواهد بود که یک موشک کاملاً پرینت سه بعدی را به فضا ارسال می کند. اندکی بعد، یک استارت آپ کالیفرنیایی تماس گرفت پرتاب کننده پلتفرم ماهواره‌ای Orbiter خود را با موتورهای موشک پرینت سه‌بعدی پس از تقویت فضا از طریق SpaceX مستقر خواهد کرد.

به سختی می توان تاثیری که چاپ سه بعدی – که تولید افزودنی نیز نامیده می شود – بر صنعت فضایی داشته است، دست بالا گرفت. هیچ فناوری دیگری این همه شرکت را قادر به ورود به این صنعت نکرده و وسایل نقلیه، موتورها و موشک‌ها را در مدت زمان کوتاهی با هزینه‌های پایین تحویل دهند. و اکنون، تعداد تولیدکنندگان موشک نوپا در آستانه افزایش است، زیرا پرینترهای سه بعدی تجاری موجود بیشتر وظیفه تولید اجزای فضایی را دارند.

به عنوان مثال، شرکت هوافضا مستقر در بریتانیا شرکت Orbex امیدوار است موشک های چاپ سه بعدی خود که با جدیدترین چاپگر سه بعدی فلزی سازنده آلمانی EOS ساخته شده است، تا پایان سال از اسکاتلند منفجر شود. و در ایالات متحده، سازنده موتور موشک جوان دب اکبر در حال حاضر برای موتور پیشرانه Arroway جدید خود سفارش می دهد که برای جابجایی منابع محرکه ساخت روسیه که اکنون در دسترس نیستند، طراحی شده است. همچنین با استفاده از پرینترهای سه بعدی فلزی موجود، پرینت سه بعدی می شود.

جیک بولز، مدیر ساخت و مواد پیشرفته در Ursa Major که پنج سال در اسپیس ایکس گذرانده است، می‌گوید: «فکر نمی‌کنم شرکت ما بدون چاپ سه بعدی وجود داشته باشد. تکامل ما به شدت با وجود و بلوغ پرینت سه بعدی مرتبط بود.

بولز می‌گوید Ursa Major تصمیم گرفت موتوری را با سرعتی بسیار سریع‌تر از قبل، در ماه‌ها و نه سال‌ها به بازار عرضه کند، که تنها با نمونه‌سازی و ساخت با چاپگرهای سه بعدی امکان‌پذیر بود.

در حالی که Relativity Space و سایرین فناوری چاپ سه بعدی اختصاصی را برای موشک های خود توسعه داده اند، بولز می گوید استفاده از چاپگرهای سه بعدی تجاری جدید به Ursa Major این امکان را می دهد که هزینه ها را تحت کنترل داشته باشد و طرح ها را به سرعت تکرار کند، بدون اینکه نیازی به پیشرفت فناوری اولیه مورد نیاز چاپگرهای سه بعدی داخلی باشد. .

بولز می‌گوید: «تیم ما دائماً در حال ارزیابی شرکت‌های جدید چاپگرهای سه بعدی است که با نوآوری‌ها وارد بازار می‌شوند، زیرا رقابت زیادی برای سهمی از بازار پرتاب فضا و فضا وجود دارد. بر اساس تحقیقات بازار استراتژیک، اندازه بازار جهانی پرینت سه بعدی هوافضا تا سال 3 به 3 میلیارد دلار خواهد رسید.

شرکت‌ها در حال رقابت برای ارائه قدرتمندترین، انعطاف‌پذیرترین و ارزان‌ترین گزینه‌ها به شرکت‌هایی مانند آمازون هستندAMZN
، که به دنبال قرار دادن ماهواره ها در مدار برای ارائه پهنای باند جهانی، گرفتن تصاویر با وضوح بالا از فعالیت های روی زمین، و حتی ایجاد هتل های ایستگاه فضایی خصوصی برای افراد فوق العاده ثروتمند هستند.

پرینت سه بعدی به مسابقه تجاری سازی فضا دامن می زند

با کاهش هزینه‌های پرتاب تا 95 درصد در مقایسه با برنامه شاتل فضایی ناسا، فناوری ساخت افزودنی، درها برای خدمات بیشتر از رقابت سخت بین سازندگان راکت در مدار باز است. شعار شرکت لانچر مانند یک تبلیغ والمارت است: «هرجا در فضا با کمترین هزینه».

صرف میلیون‌ها دلار از هزینه استقرار ماهواره‌ها اخیراً بودجه پرتابگر را از نیروی فضایی ایالات متحده برای توسعه بیشتر موتور موشک مایع پرینتر سه بعدی E-2 با کارایی بالا برای پرتابگر لایت که قرار است در سال 3 پرواز کند، به دست آورد. نیروی فضایی ایالات متحده گفت: موتور موشک مایع E-2024 لانچر این پتانسیل را دارد که قیمت تحویل ماهواره‌های کوچک را به مدار پرتاب‌کننده‌های کوچک اختصاصی کاهش دهد که این یک قابلیت کلیدی و اولویت برای نیروی فضایی است.

برای کاهش هزینه ها و سرعت تولید، Launcher از چاپگرهای سه بعدی EOS و Velo3D مستقر در کالیفرنیا نیز استفاده می کند.

Max Haot، بنیانگذار و مدیر عامل Launcher می گوید: «قطعات توربو پمپ موتور موشک معمولاً به ریخته گری، آهنگری و جوشکاری نیاز دارند. "ابزار مورد نیاز برای این فرآیندها هزینه توسعه را افزایش می دهد و انعطاف بین تکرارهای طراحی را کاهش می دهد. توانایی پرینت سه بعدی توربوپمپ ما، از جمله پروانه های دوار با پوشش Inconel، به لطف فناوری صفر درجه Velo3D، این امکان را اکنون با هزینه کمتر و افزایش نوآوری از طریق تکرار بین هر نمونه اولیه امکان پذیر می کند.

ادواردو روندون، پیشران ارشد، می‌گوید: با روش‌های سنتی تولید هوافضا، شنیدن زمان‌های 12 تا XNUMX ماهه و هزینه‌های هنگفت ابزار برای ساخت و آزمایش، چیزی شبیه به یک موتور احتراق مرحله‌ای غنی از اکسیژن با تغذیه پمپ، معمول است. تحلیلگر در Ursa Major، دیگر کهنه کار اسپیس ایکس. «تولید افزودنی به ما این امکان را می‌دهد که طرح جدیدی را روی پایه آزمایشی قرار دهیم، تصمیم بگیریم تغییری ایجاد کنیم، روی یک معماری جایگزین کار کنیم، آن را چاپ کنیم و ظرف چند هفته آن را روی پایه قرار دهیم.»

Orbex 3D موشک های خود را روی همان نوع چاپگر چاپ می کند که Launcher، the AMCM M4K-4 پلت فرم چاپ فلز از EOS، که در سال 2021 عرضه شد. این شرکت همچنین از چاپگرهای سه بعدی فلزی شرکت آلمانی SLM Solutions استفاده کرده است.

چاپ سه بعدی نه فقط برای استارت آپ ها

از زمانی که اسپیس ایکس در سال 3 از موتور موشک SuperDraco پرینت سه بعدی خود رونمایی کرد، پرینت سه بعدی سابقه طولانی در فضا دارد.

غول هوافضا Aerojet RocketdyneAJRD
خانواده موتورهای موشکی Bantam خود را در سال 2017 بازطراحی کرد و از قابلیت‌های ساخت افزودنی استفاده کرد که کل زمان طراحی و ساخت را از بیش از یک سال به چند ماه کاهش می‌دهد و در عین حال هزینه را تا حدود 65 درصد در مقایسه با روش‌های ساخت معمولی کاهش می‌دهد.

این شرکت می‌گوید: «این موتورها، که معمولاً از بیش از 100 قطعه تشکیل شده‌اند، تنها از سه جزء اصلی ساخته‌شده توسط مواد افزودنی ساخته می‌شوند: مجموعه انژکتور، محفظه احتراق، و بخش گلوگاه و نازل یکپارچه.

Rocket Lab، یکی دیگر از پیشگامان پرتاب ماهواره های تجاری، برای اولین بار موتور موشک سبک وزن خود را با چاپ سه بعدی، رادرفورد، در سال 3 به فضا پرتاب کرد. از جمله این هفته

روز سه شنبه آزمایشگاه موشک موتور رادرفورد به موشک الکترون این شرکت از نیوزلند با محموله ناسا به سمت ماه نیرو می داد.

علیرغم این واقعیت که ناسا و کهنه سربازان باتجربه پرتاب، تولید افزودنی را برای سال‌ها آزمایش، تایید و در برنامه‌های خود گنجانده‌اند، فناوری چاپ سه بعدی تجاری امروزی و مواد آلیاژی فلزی پیشرفته آنقدر سریع رشد کرده‌اند که شرکت‌هایی مانند Launcher، Ursa Major و Orbex می‌توانند به آن دست پیدا کنند. از نمونه اولیه تا راه اندازی در زمان کمتر با هزینه کمتر.

بوولز می‌گوید: «ما از روز اول طراحی پرینت سه‌بعدی و بهره‌گیری از قابلیت‌های ارائه‌شده را شروع کردیم. «این به ما اجازه داد تا دانش داخلی در مورد چگونگی بهینه‌سازی طرح‌ها برای چاپ سه بعدی ایجاد کنیم، که سپس می‌توانیم آن را برای موتورهای جدیدی که نیاز به توسعه و فروش آن‌ها برای برآورده کردن تقاضای بازار داریم، اعمال کنیم. و با دانستن نحوه انجام این کار، می‌توانیم سریع‌تر وارد بازار شویم.»