3D bosib chiqarishning yangi salohiyati: yulduzlararo migratsiya va kosmosning rivojlanishi

3D kompyuter texnologiyasidan foydalangan holda, materiallarni qatlamma-qatlam to'plash orqali ob'ektlarni qurish qo'shimchalarini ishlab chiqarish texnologiyasi tobora ko'proq kosmik uskunalarni ishlab chiqarishning birinchi darajasiga aylanib bormoqda. Olimlarning fikriga ko'ra, 3D bosib chiqarish erdan tashqari makonning rivojlanishini sezilarli darajada tezlashtirishi mumkin. GG-ni optimallashtirish qanday; kosmik ishlab chiqarish" 3D printerlar va bosma komponentlarning xavfsizligini oshirishmi? Nanosatellitlar uchun ultra yengil optik tizimlarni yaratish uchun yangi texnologiyalardan qanday foydalanish kerak? Rossiya universitetlari tadqiqotchilari (GG quot; 5-100" loyihasi a'zolari) o'zlarining so'nggi ishlanmalari bilan tanishtirdilar.

Yangi usulning asosiy afzalliklaridan biri shundaki, 3D printer an'anaviy fabrikada ko'plab uskunalarni almashtirishi mumkin. 2020 yil noyabr oyida Forbes jurnali qo'shimchalar ishlab chiqarish texnologiyasini (lotincha additivus-add dan) tadbirkorlarning e'tiboriga loyiq beshta inqilobiy yangi texnologiyalar ro'yxatiga kiritdi. Maqola muallifi qo'shimcha ishlab chiqarish texnologiyasi aerokosmik sanoatiga katta foyda keltirishiga ishora qildi. Ushbu sohada mahsulot og'irligi odatda transport xarajatlariga ta'sir qiluvchi eng muhim omil hisoblanadi.

Space 3D bosib chiqarish erdan tashqari makonning rivojlanishini sezilarli darajada tezlashtirishi mumkin; qo'shimcha ishlab chiqarish texnologiyasi, shuningdek, raketa ishlab chiqarish sanoatiga faol kirib bormoqda.

2020 yil 30-mayda Crew Dragon kosmik kemasi va Falcon 9 raketasini uchirishda qatnashgan astronavtlar Robert Bekon va Dag Xerlining dubulg'alari 3D bosib chiqarish texnologiyasidan foydalangan holda tikildi.

SpaceX Aerospace Corporation rahbari Elon Maskning ta'kidlashicha, 3D bosmadan foydalangan holda, yuqori sifatli dvigatelning mustahkam qismlari ishlab chiqarilishi mumkin va sarf qilingan vaqt va mablag 'an'anaviy ishlab chiqarish usullaridan foydalanishning kichik bir qismidir. 2014 yilda SpaceX birinchi 3D bosma komponentini ishlab chiqargan edi.

GG quot; Blue Origin" Jeff Bezos aerokosmik kompaniyasi BE-4 dvigatel qismlarini bosib chiqarish uchun qo'shimcha ishlab chiqarish texnologiyasidan foydalanadi. AQSh (Relativistic Space) va Buyuk Britaniyaning (Obex) yosh raketa kompaniyalari ham 3D-printerlar imkoniyatlaridan to'liq foydalanishni rejalashtirmoqdalar.

3D-komponentlarning xavfsizligini oshiring

Shu bilan birga, 3D bosilgan komponentlarning eng kichik nuqsonlari ham yaratilgan uskunalarning xavfsizligi uchun juda muhimdir. Milliy tadqiqot texnologiyalari universiteti MISIS (NUST MISIS) olimlari alyuminiyning 3D bosib chiqarish texnologiyasini takomillashtirishga va mahsulotning qattiqligini 1,5 baravar oshirishga muvaffaq bo'lishdi.

NUST MISIS tadqiqotchilari bunday nuqsonlarning asosiy xavfi materialning yuqori g'ovakliligi, sabablaridan biri asl alyuminiy kukunining xususiyatlari deb hisoblashadi. Bosilgan mahsulotning mikroyapısı bir xil va zich bo'lishini ta'minlash uchun olimlar materialning past g'ovakliligini ta'minlash va uning qattiqligini 1,5 baravar oshirish uchun alyuminiy kukuniga uglerod nanofilalarini qo'shish usulini taklif qilishdi. Tadqiqot natijalari" Composites Communications" jurnal.

NUST MISIS professori Aleksandr Gromov shunday dedi:" Uglerodli nanoplastlar yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, bu mahsulotni sintez qilish jarayonida tanlab lazer bilan eritish bosqichida bosma qatlamlar orasidagi harorat gradiyentini minimallashtirishga yordam beradi. Shuning uchun material Mikroyapı bir xil emasligini deyarli butunlay yo'q qilish mumkin."

Amaldagi uglerod nano tolalari neft koni bilan bog'liq gazni qayta ishlashning yon mahsulotidir. Katalitik parchalanish jarayonida uglerod katalizator tomonidan tarqalgan metall zarralarida nano tolalar shaklida to'planadi. Olimlar shuningdek, bog'liq gaz odatda" shamollatilgan va yoqilgan" neft va gaz konlarida, atrof muhitga zarar etkazadigan, shuning uchun ushbu yangi usuldan foydalanish atrof-muhitni muhofaza qilishning muhim ahamiyatiga ega.

GG-ni optimallashtirish; GG-kosmik ishlab chiqarish;

Elon Mask va boshqa mutaxassislar 3D bosib chiqarish kelajakdagi kosmik rivojlanishga yordam berishi mumkin, masalan, Marsni mustamlaka qilishiga amin.

Marsda omon qolish uchun siz u erda ishlab chiqarishni boshlashingiz va mahalliy materiallardan yaxshi foydalanishingiz kerak. 3D-printer bazani yaratish va u erda yashash muhitini yaratish uchun ishlatilishi mumkin.

Hozir ham Xalqaro kosmik stantsiya (XKS) ishida materiallarni olish muammosi hanuzgacha dolzarb bo'lib, navbatdagi yuk kosmik kemasining astronavtlari bir necha oy kutishlari kerak. Ba'zan muhim kichik qismlar shikastlanadi yoki yo'qoladi, masalan, elektr kontaktining plastik vilkasi ko'pincha yo'qoladi. Bunday holda, 3D printerlar bu muammoni kosmosda plastik mahsulotlarni bosib chiqarish orqali hal qilishlari mumkin. Kelajakda, yulduzlararo parvozlar paytida, mavjudlik masalasi yanada keskinlashadi va bunday printerlarga talab oshishi muqarrar.

2016 yilda NASA kosmosga kerak bo'lishi mumkin bo'lgan asbob-uskunalar, uskunalar va boshqa narsalarni ishlab chiqarish uchun Made in Space-ga Xalqaro kosmik stantsiyasida doimiy 3D printerni o'rnatishni buyurdi. Keyinchalik, ba'zi Evropa, Xitoy va boshqa kompaniyalar ham shunga o'xshash mashinalarni ishlab chiqarishni e'lon qilishdi.

Tomsk Texnologiya Universitetining (TPU) olimi 3D-printerni ishlab chiqqan tadqiqotchi Rossiyada ishlab chiqarilgan 3D-printer 2021 yilda kosmosga chiqadi, deb ta'kidladi. Shuning uchun, 3D bosib chiqarish materiallari oddiy plastmassalardan yuqori tuzilmalarga yoki kompozitsion materiallarga o'tganda, muhandislar bugungi kunda amerikalik hamkasblari singari yangi printerlarni qurish va keyin ularni ISSga etkazib berishlari shart emas.

Vasiliy Fedorov, TPU&№39 zamonaviy ishlab chiqarish texnologiyalari ilmiy ishlab chiqarish laboratoriyasi rahbari shunday dedi:" Endi 3D-printerning ish tartibi yakuniy bosqichda. XKSga yuborilgan uskunalar texnika, ob-havo va boshqa yuklarga qattiq qarshilik ko'rsatadi. Talab. Bundan tashqari, 3D printerning astronavtlar uchun mutlaqo xavfsizligini ta'minlash. Hozir bularning barchasi tekshiruv ostida, bir qator sinovlar va tekshiruvlar o'tkazildi. Shu bilan birga, printer uchun maxsus o'rnatilgan dasturiy ta'minot yaxshilandi."

Nanosatellitlar uchun ultra yengil optik tizimlarni yarating

3D bosib chiqarish imkoniyati Samara universiteti olimlariga difraksiyali optikali nanosatellitlar uchun noyob ultra nurli optik tizimni yaratishga imkon beradi. Tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, bu dunyoda&# 39 ning kosmosga kiradigan diffraktik optikali birinchi ob'ektividir.

Optik tizimning yadrosi universitetda ishlab chiqilgan, o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lgan tekislik difraksiyali ob'ektivdir. Ushbu ob'ektivga asoslangan ob'ektiv zamonaviy uzoq masofali linzalarning linzalari tizimini almashtiradi va uning xususiyatlari engil (100 grammdan kam bo'lgan optik komponentlar bilan) va kichik o'lchamlarga ega.

Ob'ektiv innovatsion bionik shakldagi qobiqga ega va quvvat xususiyatlarini saqlab, og'irlikni minimallashtirish uchun eng yaxshi texnologiyalar bilan yaratilgan. Kosmik qurilmalar tarkibiy qismlarining murakkab tashqi shakli va ichki tuzilishi SLM280HL selektiv lazerli sintez uskunasida 3D bosilgan.

Olimlarning fikriga ko'ra, tarkibiy qismlarning og'irligini iloji boricha kamaytirish uchun uning ichki tuzilishida topologiyani optimallashtirish ishlari olib borildi, buning natijasida maxsus ko'plab chuqurchalar bloklari qo'shildi. Qismning o'lchami 70 × 80 × 100 mm. Qo'shimcha ishlab chiqarish texnologiyasidan foydalanganligi sababli uning og'irligi an'anaviy usullar bilan ishlab chiqarilgan o'xshash qismlarga qaraganda taxminan 40% engilroq.

Samara universiteti Dvigatellarni ishlab chiqarish texnologiyasini o'qitish va ilmiy tadqiqot bo'limi dotsenti Vitaliy Smailov shunday dedi:" Ob'ektiv qobig'i AlSi10Mg alyuminiy qotishma kukunidan qilingan. Rossiyada ishlab chiqarilgan qotishma Rossiyada ham, chet elda ham katta obro'ga ega. Aerokosmik va aviatsiya sohasida og'irlik asosiy xususiyat bo'lib, sanoat ushbu ko'rsatkichni kamaytirishga harakat qilmoqda."

Olimlar dastlabki tuzilishni ko'p bosqichli topologiyani optimallashtirishni amalga oshirdilar, bir nechta shakllarni oldilar va tahlil qildilar.

Samara universiteti ilmiy xodimi Anton Agapovich shunday dedi:" Biz CADFEM MDH topologiyasini optimallashtirish va qo'shimchalar ishlab chiqarish texnologiyalari sohasidagi mutaxassislar bilan hamkorlik qildik va yangi tuzilmani olish uchun juda ko'p ishlarni amalga oshirdik. jahon aerokosmik sanoatining ehtiyojlari Zamonaviy talablar."

Olimlarning fikriga ko'ra, shunga o'xshash mahsulotlar, masalan, CubeSat Gecko Imager (Gecko Imager) linzalari 23000 evroni tashkil qiladi va ular yaratayotgan optik tizim narxi ancha past bo'ladi.

GG quot; 5-100" milliy" ta'lim" doirasida amalga oshirilgan reja; Ushbu loyiha Rossiya universitetlariga ilmiy tadqiqot salohiyatini oshirishga va jahon ta'limi xizmatlari bozorida raqobatbardosh mavqeini yaxshilashga yordam berishga qaratilgan.