چاپ سه بعدی و هوافضا

چاپ سه بعدی و هوافضا

نقش چاپ سه بعدی در صنعت هوافضا

در اینجا قصد داریم به مبحث چاپ سه بعدی و هوافضا بپردازیم. وقتی به اکتشاف فضا فکر می کنیم، چاپ سه بعدی به ندرت اولین چیزی است که به ذهن می آید. با این حال، چاپ سه بعدی، که برای بسیاری به عنوان تولید افزودنی نیز شناخته می شود، ابزاری است که به کاوش در فضا کمک می کند. این فرایند یک قسمت فیزیکی از یک مدل دیجیتالی سه بعدی ایجاد می کند سپس از پرینترها برای قرار دادن لایه های نازک مواد استفاده می کند.

همانطور که لایه ها رسوب می کنند، شی ء در 3 بعد تکرار می شود. این فرایند در حال حاضر با کاهش دادن وزن شی ء، تقویت مصالح و ساده سازی طراحی در صنعت هوافضا نقش عمده ای در انقلاب صنعت هوافضا دارد.

از آنجایی که پایگاه های اصلی صنعت فضایی مانند SpaceX ، Blue Origin و Relativity به طور مرتب از این مواد در ایجاد وسایل نقلیه پرتاب خود استفاده می کنند، این نشان دهنده دوران جدیدی از تولید امکانات مورد نیاز صنعت فضا است که در نهایت می تواند به ما در طراحی فضاپیماهای دقیق تر و سفر بیشتر به فضا کمک کند.

چاپ سه بعدی برای هوانوردی

صنعت هوافضای امروزی شامل طیف وسیعی از کاربران صنعتی، تجاری و نظامی است که همگی متشکل از متخصصانی هستند که فضاپیماها را تولید و نگهداری می کنند. صنعت هواپیمایی اولین ارگانی بود که از چاپ سه بعدی استفاده کرد و به عنوان موتور محرک در تکامل فناوری برای تولید قطعات و نمونه سازی تبدیل شد.

امروزه خطوط هوایی و صنعت هوافضا همچنان به پرینت سه بعدی وابسته هستند تا از محدودیت های موجود در زنجیره تامین جلوگیری کنند، استفاده از این تکنولوژی فضای انبار را محدود کرده و ضایعات ناشی از شیوه های تولید سنتی را کاهش داده است. در مجموع، استفاده از چاپ سه بعدی برای ایجاد قطعات هواپیما به سرعت در زمان و پول صرفه جویی می کند.

به ویژه کاهش دادن وزن شی، راه حلی است که به تولیدکنندگان صنعت هوافضا اجازه می دهد در هزینه خود صرفه جویی کنند. وزن بر سرعت فضاپیما، مصرف سوخت، بار، آلایندگی و حتی ایمنی تأثیر می گذارد. در حالی که تولید سنتی از CNC استفاده می کند (جایی که مواد برای ایجاد قطعه حذف می شوند)، چاپگرهای سه بعدی FDM می توانند قطعات را از پایین به بالا تولید کرده و لایه به لایه ایجاد کنند.

طرح های پیچیده با قطعات یا مصالح کمتری ساخته می شوند که در نهایت سبب می شود وزن کمتری داشته باشند. از آنجا که مواد به جای حذف اضافه می شوند، این روند همچنین به کاهش ضایعات کمک می کند. پانل های دیواری، مجاری هوا و چارچوب های صندلی همگی از تکامل این فرایند طراحی سود برده اند.

چاپ سه بعدی و هوافضا

چاپ سه بعدی برای هوانوردی

چاپ سه بعدی برای پروازهای تجاری و صنعتی

بسیاری از صنعتگران به طور موثری از چاپ سه بعدی در فرایند تولید خود استفاده می کنند. Apex گزارش می دهد که در حال حاضر رکورد ایرباس شامل بیش از 1000 قطعه چاپ سه بعدی  در هواپیماهای A350 XWB آنها است.

در بخش فضایی، ناسا و اسپیس ایکس دو سازمان پیشرو هستند که از تکنیک های چاپ سه بعدی استفاده می کنند. ناسا از پرینتر سه بعدی برای توسعه و آزمایش مریخ نورد خود استفاده کرد که به اندازه یک هامر است و دارای یک کابین تحت فشار برای پشتیبانی از زندگی در مریخ است. این شامل بیش از 70 قطعه پرینتر سه بعدی FDM است که شامل پایه های دوربین، درهای غلاف، دریچه ها و محفظه های مقاوم در برابر شعله و سایر ویژگی ها است.

ناسا تخمین می زند که ارسال یک پوند مواد به فضا 10 هزار دلار هزینه دارد، بنابراین تعجبی ندارد که آنها از چاپ سه بعدی استفاده کردند.

چندین سال است که اسپیس ایکس از پرینت سه بعدی برای بسیاری از پروژه های خود استفاده کرده و مزایای چاپ سه بعدی را ارزیابی کرده و تکنیک های خود را برای ایجاد سخت افزار تکمیل کرده است. آنها حتی برای ایجاد قطعات با شرکت های دیگر همکاری کرده اند. اخیراً، این شرکت از چاپ سه بعدی برای کمک به پرتاب Crew Dragon خود استفاده کردند، که در ایستگاه فضایی بین المللی در اواخر ماه مه 2020 فرود آمد. برای طراحی موتورهای SuperDraco  SpaceX از چاپ سه بعدی برای کاهش هزینه ها، اتلاف و تولید انعطاف پذیر استفاده کرد.

محفظه احتراق موتور موشک کاملاً توسط یک پرینتر سه بعدی از مواد EOS ساخته شده است. مواد فوق آلیاژی باعث استحکام فوق العاده، مقاومت در برابر شکست، دوام و تنوع کمتر می شود. این موتور به گونه ای طراحی شده است که 20 تا 100 درصد نیروی رانش را تحت فشار قرار دهد و برای راه اندازی مجدد چندین بار طراحی شده است. این سیستم یک پروژه دقیق را تضمین می کند، به طوری که کپسول خدمه می تواند ماموریت ها را با خیال راحت لغو کرده و در صورت شکست پرتاب یا ماموریت به دریا فرود آید.

متخصصان فضایی همچنین از چاپگر سه بعدی برای حل چالش های منحصر به فرد در ایستگاه فضایی بین المللی استفاده می کنند. به عنوان مثال، مرکز علوم و مهندسی بیوفیزیکی دانشگاه آلاباما بیرمنگام، فریزرهایی با دمای پایین نصب می کند تا به انتقال و پردازش آزمایشات به ناسا کمک کند.

آینده چاپ سه بعدی در صنعت فضا(چاپ سه بعدی و هوافضا)

ناسا، اسپیس ایکس و ایرباس تنها چند شرکت هستند که از چاپ سه بعدی برای حل مسائل پیچیده مهندسی و ساخت قطعات تخصصی استفاده می کنند. با تکامل چاپ سه بعدی، با استفاده از آلیاژهای سفارشی و ترموپلاستیک های درجه یک قطعات ضروری هم برای هواپیماهای داخلی و هم برای فضاپیماها به روش پرینت سه بعدی تولید می شود. بوئینگ پیش از این روی شرکت های چاپ سه بعدی فلزی مانند Desktop Metal سرمایه گذاری کرده است تا از این فناوری های جدید برای تحقیق و توسعه قطعات هواپیما استفاده کند. امروزه این روش یکی از کاربردی ترین راه حل ها برای صنعت تولید هوافضا است.

علاوه بر این، فناوری های پیشرفته ای که در کنار چاپ سه بعدی استفاده می شوند نیز در فضا آزمایش می شوند. ناسا پیش بینی می کند که فضاپیماها به زودی مجهز به پرینترهای سه بعدی خواهند شد تا دانشمندان روی زمین بتوانند در صورت نیاز فضانوردان برای آنها فایل های CAD برای چاپ ارسال کنند. چاپ در محل و در صورت تقاضا می تواند برای آینده سفرهای فضایی و امکان کاوش انسان ها در سیارات دیگر مانند مریخ کمک کننده باشد.

منبع: dylantaylor

 

0 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟
خیالتان راحت باشد :)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *