ייצור במסלול מתקדם עם הדפסת תלת מימד מתכת

טכניקות הדפסת תלת מימד מתכת עברו דרך ארוכה במהלך 3 השנים האחרונות. ההתקדמות במדעי החומר, שיטות אספקה ​​ואוטומציה הפכו את הדפסת התלת מימד לנפוצה יותר במשק. כעת, הדפסת תלת מימד מוכנה לצאת מחוץ לאטמוספירה. הנה מה שאתה צריך לדעת.

הדפסת תלת מימד היא עסק גדול

תעשיית ההדפסה התלת מימדית ממשיכה להרחיב את פעילותה. חוקרים מ-BGC חזו שהענף יעלה על 3 מיליארד דולר בערך עד 95. ערך מוסף זה מייצג צמיחה מסיבית משנת 2032 כאשר השוק הוערך ב-2022 מיליארד דולר. כעת, השוק אמור להתרחב לגבהים חדשים כאשר צוותי חקר החלל המובילים בעולם מחפשים פתרונות למצוקות הנסיעות שלהם.

הדפסת תלת מימד מתכת

ישנם סגנונות רבים של הדפסת תלת מימד בשימוש כיום. יש לציין כי הדפסת מתכת תלת מימדית ראתה כמה מהשדרוגים החשובים ביותר בשנים האחרונות. מדפסות תלת מימד מתכת נוצרות על ידי הוספת שכבות עוקבות של מתכת מחוממת בתבנית קבועה מראש לפני שנותנים לה להתקרר לצורה. שיטה זו של הדפסת מוצרים יכולה לייצר פריטים בעלי משקל עצמי מורכבים שניתן להשתמש בהם במטוסים וברכיבים רפואיים.

מקור - ESA

הדפסה בחלל

צוותי חקר החלל העתידיים צריכים להשתמש במכשירים כאלה כדי לפצות על חוסר המשאבים שלהם. ככזה, הושקע מאמץ משותף לחקר הדפסת תלת מימד בתנאים אטמוספריים מחוץ לכדור הארץ. ככזה, חוקרי ESA רצו לחקור את ההשפעות של כוחות כבידה שונים על חומרים ותהליכים.

להדפסת פריטים בחלל יש פוטנציאל להזניק את מאמצי המין האנושי ליעדים חדשים. מכשירים אלה עוזרים להפחית את הפסולת, לשפר את הגמישות ולהפחית משקל. כמובן שלהדפסה בחלל יש בעיות שיש להתגבר עליהן לפני שהיא תוכל למצות את הפוטנציאל האמיתי שלה. באופן ספציפי, חוסר לחץ וכוחות כבידה מקשים על שכבות חומר.

הדפסת מתכת תלת מימדית ראשונה בתחנת החלל

החודש הזה מהווה אבן דרך גדולה עבור מגזר הדפסת התלת-ממד בחלל, כאשר ESA (סוכנות החלל האירופית) הכריזה על הדפסה מוצלחת של מספר רב של רכיבי מתכת תלת-ממדיים במיקרו-כבידה עבור תחנת החלל הבינלאומית. ידיעה זו מסמנת את אחת הפעמים הראשונות שתעשיית ההדפסה התלת-ממדית שוגרת לזירת החלל. נכון לעכשיו, האיחוד האירופי מוביל את השוק הזה עם המחקר האחרון שלו המספק פוטנציאל לחולל מהפכה בתעשייה.

מדגמת טכנולוגיית מדפסת תלת מימד מתכת

צוות המחקר החדשני של ESA יצר מדפסת תלת-ממד ממתכת שנבנתה במיוחד, שנועדה להתאים לתרחישי מיקרו-כבידה לבדיקה זו. המכשיר במשקל 3 ק"ג ממנף חוט נירוסטה ליצירת מוצרי מתכת קשיחים וכלים, בשכבות זעירות מיושמות ברצף. לאחר מכן, שולב לייזר רב עוצמה כדי לחמם את החוט. לייזר זה חזק מספיק כדי להמיר את המתכת לנוזל, שמטפטף לתוך בריכת נמס המזינה את אפליקטור ההדפסה.

תכונות בטיחות

כמה מאפייני בטיחות מרכזיים המשולבים במדפסת זו הינם ייחודיים למסע בחלל. לדוגמה, המכשיר סגור במלואו בתוך קופסה שנועדה לספוג ולמנוע בריחת חום לתא הנוסעים. הגנה זו גם מונעת מאדים להתפשט לתוך כלי השיט, מה שעלול להיות קטלני עבור חוקרי חלל עמוק.

ניטור וירטואלי

תכונה מגניבה נוספת של מדפסת התלת מימד המשודרגת היא אוטומציה מלאה ושליטה משליטה קרקעית. הצוות יכול להירגע כאשר צוות הקרקע מטפל בכל הדרישות הטכניות. הצעד היחיד שאסטרונאוטים צריכים להשלים הוא לפתוח את גז החנקן, ולוודא שיש לו אוורור מתאים בכלי השיט.

אחת הסיבות העיקריות לכך ששיטת שליטה זו חיונית היא שהיא מאפשרת מסע ארוך בחלל, גם אם חוקר מסוים לא יכול להמשיך. צוות הקרקע יכול לספק את הלוגיסטיקה המתאימה והתמיכה החומרית לאנשי הצוות שנותרו בחיים בעת הצורך.

בדיקות

ארבעה חלקים תוכננו ונשלחו למדפסת תחנת החלל מכדור הארץ כחלק מתהליך הבדיקה. תהליך ההדפסה התלת מימדית בקנה מידה מלא הופעל, נשלט, נוטר ונבדק על ידי צוות הבקרה הקרקעי בהצלחה. היחידות המודפסות כעת בדרכן לבדיקות נוספות.

באופן ספציפי, שתיים מתוך ארבע היחידות הולכות למרכז האסטרונאוטים האירופי ולאוניברסיטה הטכנית של דנמרק, DTU. שני ההדפסים האחרונים ייבדקו במעבדה היוקרתית לחומרים ורכיבי חשמל ב-ESTEC בהולנד. כאן, הם יושוו לגרסאות מודפסות על מנת לבדוק אם יש הבדלים באיכות, עמידות, עקביות או גורמים אחרים שעלולים לסכן משימות עתידיות.

התקנת מדפסת תלת מימד

היבט מגניב נוסף של מדפסת התלת מימד המתכתית המתקדמת הוא המודולריות שלה. המדפסת תוכננה כך שתתאים ישירות ל-European Draw Rack Mark II בתוך מודול Columbus. גישה זו הופכת את היחידות הללו למוכנות לשימוש בכל סוכנויות החלל התואמות. יש לציין כי היה זה האסטרונאוט של ESA אנדראס מוגנסן שהופקד על ההתקנה.

תחנת החלל הבינלאומית

הושקה בנובמבר 2000, תחנת החלל הבינלאומית (ISS) משמשת כמגדלור לשיתוף פעולה בינלאומי. החללית המאסיבית הזו במשקל 460 טון כוללת 6 חדרי שינה וחדר כושר מלא, ואורכה כ-100 יארד. יש לציין ששטח הניסויים המדעי הזה מקיף את כדור הארץ פי 16 ביום במהירות מדהימים של 28,800 קמ"ש. מהירות זו פירושה שהנוסעים תופסים 16 זריחות בכל 24 שעות על סיפון כלי השיט. מה שעדיף הוא שהם יכולים ליהנות מהרגעים עוצרי הנשימה האלה מחלון המפרץ הגדול של 360 מעלות בתחנת החלל.

פעילויות מחקר מדעי

כיום, ה-ISS היא מרכיב חיוני במחקר ובבדיקה של טכנולוגיות חדשות בחלל. המעבדה הצפה מספקת מיקום ייחודי לבדיקת פריטים תחת מיקרו-כבידה ממושכת. בוצעו אלפי ניסויים ובדיקות מאז השקת התחנה והיא נותרה אחד המקומות היחידים לקבל חוויה מיקרוגרביטציונית ממושכת באמת.

בדיקת איכות בכוח משיכה נמוך

הסיבה העיקרית לכך שהבדיקות הללו חיוניות לחקירה עתידית היא שלחוקרים יש נתונים מוגבלים על אופן הפעולה של הדפסת תלת מימד של מתכות בחלל. בתרחישי כוח משיכה רגילים, המכשירים יכולים בקלות לשכב את החומרים המרוכבים שלהם. תהליך זה הופך לקשה יותר כאשר מתמודדים עם מיקרו-כבידה, מערבולות ותנאים אחרים.

היבט מרכזי אחד שחוקרים רוצים לבדוק הוא כיצד ניתן לייצר מכשירים מודפסים עמידים לעומת עמיתיהם הקרקעיים. הם להוטים ללמוד אם תנאי מיקרו-כבידה יכולים להשפיע לרעה על חומר מתכתי, במיוחד במהלך תהליך השכבות. ככזה, יש הרבה ציפייה סביב הסקירה הסופית של הפריטים המודפסים האלה.

היתרונות של מדפסות תלת מימד מתכת בחלל

הגילוי שיש כבר מדפסות תלת מימד מתכתיות בפעילות בחלל הוא פוקח עיניים. היתרונות של מכשירים אלה כה גדולים, שבמשך שנים, סוכנויות חלל וחברות הדפסת תלת מימד שיתפו פעולה כדי לנסות לפענח את המורכבויות הרבות של יצירת פריטים בכוח המשיכה מינימלי.

יש לציין שאחד היתרונות העיקריים של הדפסת תלת מימד הוא שניתן ליצור את הפריטים שאתה צריך באתר. עבור נוסעים בחלל, זו תהיה האפשרות הטובה ביותר שלהם. בניגוד לסדרת הטלוויזיה של חקר החלל, הסיכוי של איש צוות להאיר לכוכב הלכת כדי לספק מחדש הוא מאוד לא סביר. ברוב המקרים, האסטרונאוטים יצטרכו להיות מסוגלים ליצור את הצרכים שלהם ממה שנמצא על כלי השיט. הנה כמה יתרונות נוספים שכדאי לדעת.

משקל/עלות נמוך יותר

העלות של הכנסת לירה בודדת לחלל היא באלפים. ככזה, אין הרבה תקציב למכשירי תיקון בטכנולוגיה נמוכה כגון מפתחות ברגים, מברגים ועוד מכשירים נחוצים אבל אולי לא נחוצים כל הזמן. הדפסת תלת מימד מספקת אלטרנטיבה בת קיימא שהיא מהירה יותר ועולה פחות משליחה של רקטה עם אספקה ​​למסלול.

עיצוב כלי חדש

יתרון מדהים נוסף של מדפסת תלת מימד מתכתית זו הוא היכולת ליצור סוגים חדשים של כלים ומכשירים כשהם מומצאים. סביר להניח שנוסעי חלל עתידיים ידרשו כלים ייעודיים כדי להתמודד עם סביבות נדירות ובלתי נתפסות. מדפסות תלת מימד מתכת יאפשרו לצוותים אלה להיות גמישים ולהסתגל בעת הצורך להשלמת דרישות המשימה שלהם.

הפחת פסולת

למרבה האירוניה, פינוי אשפה הוא אחד המרכיבים החיוניים ביותר של פעולות מסע בחלל עתידיות. בניגוד לכדור הארץ, שבו אתה עלול לברוח לזרוק את האשפה שלך לצד הדרך ולקוות שהוא יתמוסס לאט בסביבה, זבל חלל יכול לגרום לבעיות רציניות לנוסעים עתידיים.

החתיכה הקטנה ביותר של זבל חלל נוסע מהר מספיק כדי לפגוע בלוויינים, חלליות ופריטים רגישים אחרים כולל אסטרונאוטים. למרבה הצער, מסלול כדור הארץ הנמוך כבר מוצף בזבל חלל. הדפסת תלת מימד יכולה לסייע בהפחתת הפסולת אשר בתורה תסייע במניעת זבל חלל.

ניתן להשתמש במדפסות תלת מימד מתכת מתקדמות כדי להמיס פריטים שכבר מיוצרים ולהשתמש מחדש בחומר שלהם לייצור מכשירים אחרים. תארו לעצמכם אסטרונאוט שמשתמש במפתח ברגים לפני שממיס את הפריט בחזרה ומדפיס אותו לכלי בעל ערך אחר הנדרש להשלמת המשימה. חזון זה מבטל בזבוז מיותר ופותח את הדלת למסע בטוח יותר בחלל בעתיד.

חוקרים

חוקרים מה-ESA כולל רוב פוסטמה, סבסטיאן ז'ירו ומהנדסים מכובדים אחרים ערכו את הבדיקות הללו כדי לגלות תחומי שיפור מרכזיים עבור הדפסת תלת מימד מתכת בחלל. יש לציין שהפרויקט התאפשר הודות למימון מאיירבוס. איירבוס היא אחת מחברות האוטומטיקה המובילות בעולם והמתמודדת המובילה באיחוד האירופי.

העתיד של הדפסת תלת מימד מתכת

העתיד של הדפסת תלת מימד מתכת נראה מזהיר. ההתקדמות האחרונות הללו, יחד עם יותר אינטגרציה של AI, ממשיכות להוריד את החסמים הטכניים והפיננסיים של הטכנולוגיה הזו. יש לציין שחלק מהחוקרים רואים עתיד שבו מודפסים דיור, כלים, חלקי חילוף ואפילו איברים אנושיים.

חברות פורצות דרך בהדפסת תלת מימד

תעשיית ההדפסה התלת מימדית היא יותר מסתם יצרני דפוס. חברות רבות מתמחות במוצרי הדפסת תלת מימד מתקדמים. ישנם ספקי חומרי סליל, מעצבים, מפתחי תוכנה ועוד הרבה יותר. כל הרכיבים הללו פועלים יחד כדי לסייע בשילוב הדפסת תלת מימד. הנה כמה חברות שיכולות להפיק תועלת מהמחקר העדכני ביותר בנושא הדפסת תלת מימד בחלל.

1. מתכת שולחני

Desktop Metal, Inc. (DM +% 1.02)

Desktop Metal היא אחת מספקיות החומרה המובילות בעולם להדפסת תלת מימד. החברה נוסדה בשנת 3 במטרה להפגיש בין מרכיבי תעשיית ההדפסה התלת מימדית דאז. יש לציין שהחברה השיגה מימון של 2015 מיליון דולר ממשקיעים מובילים, כולל גוגל ונצ'רס, ב.מ.וו וחברת פורד.

יצרן זה ממסצ'וסטס מעצב מדפסות תלת מימד של מתכת וסיבי פחמן עבור לקוחות תעשייתיים. נכון לעכשיו, יש לה לקוחות בחברות רכב וחלל גדולות. ככזה, החברה זכתה להכרה ניכרת, כולל רשומה ב-3 החברות החכמות ביותר של MIT Technology Review ותמיכה מהפורום הכלכלי העולמי.

מניית DM נחשבת לקנייה טובה בשל מיצובה של החברה בשוק והתרחבות תחום הדפסת התלת מימד ממתכת. גורמים אלה יחד עם הגיבוי החזק של הפרויקט הופכים את Desktop Metal לתוספת חכמה עם פוטנציאל.

2. איסטמן כימית החברה

איסטמן כימית החברה (EMN +% 0.85)

חברת הכימיקלים איסטמן מספקת כימיקלים וחומרים נוספים הדרושים להדפסת תלת מימד. למשרד זה יש מוניטין של מתן שירות ומוצרים איכותיים ללקוחות תעשייתיים מאז הקמתו בשנת 3 על ידי ג'ורג' איסטמן. כיום, הוא נותר כוח חלוץ בשוק.

יש לציין כי חברת איסטמן כימית זכתה לשבחים רבים על הישגיה בעבר. לדוגמה, בשנת 2013, המועצה האמריקאית לכימיה (ACC) העניקה לה את הפרס הנחשק "חברת הטיפול האחראי של השנה". גורמים אלו הופכים את Eastman Chemical Company לתוספת חכמה לכל תיק מאוזן.

הדפסת מתכת תלת מימדית מתקדמת - טכנולוגיה מוכנה לפריסה

ישנן סיבות רבות לכך שהדפסת תלת מימד מתכת היא האפשרות האידיאלית עבור נוסעים בחלל ואלה שנמצאים במקומות שקשה להגיע אליהם. היכולת ליצור ולייצר עיצובים כמעט אינסופיים הופכת את הכלים הללו לנכס בעל ערך לכל פעולה. בעתיד מחיר מדפסות התלת מימד ימשיך לרדת, הודות לשיפורים נוספים בחומרים ובתהליכים. ככזה, זה חכם להישאר מעודכן בתעשיית ההדפסה התלת-ממדית להזדמנויות נוספות בעתיד.

למד על ייצור מגניב אחר טק