Что такое 3D

Ракета, напечатанная на 3D-принтере, — это космический корабль, компоненты которого изготавливаются аддитивно с использованием технологии 3D-печати. По сравнению с большинством традиционных ракет, вариант, напечатанный на 3D-принтере, более экономичен, легче по весу и строится за короткое время.

Двигатели и планеры ракет, напечатанных на 3D-принтере, могут быть изготовлены целиком — без каких-либо стыков, швов и сварных швов. Процесс аддитивного производства также упрощает производственные конвейеры, практически не требуя инструментов и меньшего количества деталей, а также позволяет аэрокосмическим стартапам участвовать в быстром прототипировании.

Ракета, напечатанная на 3D-принтере, — это функциональный космический корабль, который в основном состоит из деталей, изготовленных методом аддитивного производства.

В настоящее время ракеты, напечатанные на 3D-принтере, в первую очередь разрабатываются как средства запуска спутников, которые транспортируют спутники и выводят их на определенные низкие околоземные орбиты. При дальнейшем развитии их можно будет в конечном итоге использовать для пассажирских космических путешествий и миссий на Марс.

«Сегодня практически все можно напечатать на 3D-принтере, а в будущем будет возможно еще больше печати», — сказал «Built In» Райан Крафт, старший директор по интегрированным характеристикам частной ракетной компании Relativity Space. «Задача состоит в том, чтобы определить, что печатать и как лучше всего интегрировать печатные компоненты в общую систему ракеты-носителя».

Связанная литература17 Приложения и примеры 3D-печати

Космическая гонка становится столь же конкурентоспособной, когда она напечатана на 3D-принтере: каждый стартап по ходу дела изобретает свой собственный новый подход. При этом существует семь типов аддитивного производства, из которых два лидируют: плавление в порошковом слое (в частности, селективное лазерное спекание) и направленное энергетическое напыление.

Чаще всего ракеты, напечатанные на 3D-принтере, и их компоненты изготавливаются с использованием метода плавления в порошковом слое, известного как селективное лазерное спекание, говорит Тони Хоффман, старший аналитик, который тестирует и проверяет 3D-принтеры в PCMag. Во время этого процесса, пояснил он, лазеры используются для плавления и сплавления металлического порошка, который распределяется слой за слоем для создания желаемого объекта.

С помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР) чертеж загружается, а затем разбивается на тонкие поперечные сечения. Затем эти данные передаются на производственное оборудование — большую квадратную машину со встроенным окном и выравнивающим роликом. На каждом этапе валик перемещается из стороны в сторону, как луч в офисном сканере, распределяя тонкий слой порошкообразного материала на модельный лоток. Затем лазер вытягивает рисунок согласно запрограммированной инструкции, используя приложенное тепло, которое связывает материал. Лоток для построения опускается на один уровень, и следующий слой строится поверх предыдущего, уже затвердевшего слоя (отсюда и слово «добавить» в «аддитивном производстве»). Этот процесс повторяется до тех пор, пока проект не будет завершен.

Но, как вы можете себе представить, когда дело доходит до строительства кораблей размером с ракету, одной коробки недостаточно. Другой метод, используемый НАСА и организацией относительности, известен как направленное энерговыделение.

«Эти принтеры должны быть очень большими, потому что компоненты, которые они пытаются производить, очень большие», — сказал Курт Андерсон, профессор машиностроения, аэрокосмической и ядерной техники в Политехническом институте Ренсселера.

В этом методе многоосный роботизированный манипулятор направляет источник энергии, например плазменную дугу, лазер или электронный луч, в соответствии с моделью САПР. Когда сопло выдавливает нить (вероятно, легкий металлический сплав, включая алюминий или титан), оно плавит материал и помещает его на вращающийся лоток.

«Учитывая тонкостенную цилиндрическую форму многих необходимых компонентов ракет, — сказал Андерсон, — 3D-принтеры, ориентированные на создание ракет, как правило, имеют пространственные роботизированные манипуляторы, работающие в сочетании с очень большим центральным поворотным столом».

Таким образом, цифровые изображения можно превратить в физические, функциональные компоненты масштаба, с ограничениями, заключающимися в размере основания и камеры, в которой создается произведение.

По словам Андерсона, баки с окислителем, топливные баки, раструбы сопел двигателя, внешние корпуса ракеты и некоторые трубопроводы — все это компоненты ракеты, которые можно напечатать на 3D-принтере. В список также входят камеры сгорания, форсунки, насосы и клапаны.