3D-tegnologieë

Out of This World Tech: die opwindende rol van 3D-drukwerk in die lugvaartbedryf

Out of This World Tech: die opwindende rol van 3D-drukwerk in die lugvaartbedryf

As u die afgelope paar weke iets geleer het, is dit so dat 3D-drukwerk bykans elke bedryf regoor die wêreld ontwrig. 3D-drukwerk het die manier waarop ons klere ontwerp en vervaardig, verander. Dit verander hoe motors vervaardig en afgelewer word, en dit het selfs in sommige van ons kombuise ingekom. U het waarskynlik ook 'n FDM-drukker wat tuis op u lessenaar sit.

Nietemin stop die plesier en innovasie nie daar nie. In 'n algemene diepgaande ontleding van die tendense vir 3D-drukmarkte in 2020, breek 3D Hubs die groeiende invloed van die additiewe vervaardigingsbedryf af. Jaarlikse toevoegingsvervaardiging groei ongeveer 24% elke jaar, met die verwagte 3D mark vir 3D-drukwerk $ 21 miljard dollar wêreldwyd. Soos in die verslag genoem, groei die vraag na toevoegingsproduksie teen ongelooflike snelhede wat gedryf word deur 'n uitgestrekte nuwe golf van entrepreneurskap, en meer effektiewe materiaal, tegnieke en tegnologie vir 3D-drukwerk.

Soos u kan sien, is ons opgewonde om te sien dat soveel verskillende maatskappye in die bedryf additiewe vervaardiging omhels. Een bedryf sal egter waarskynlik voordeel trek uit 3D-vervaardiging, wat mense help om van land tot land, na die maan en daarna te reis. U het dit waarskynlik geraai, die lugvaartbedryf.

Neem 3D-druk bo en behalwe

Die lugvaartbedryf het reeds in 1989 voordeel getrek uit 3D-drukwerk, met die aanvaarding van die opkomende tegnologie wat in die volgende paar dekades stoom gekry het. 3D-drukwerk in die lugvaartbedryf is miskien nie so spoggerig of gepraat oor soos die vervaardiging van skoene of motors nie, maar die veranderinge wat die opkomende tegnologie meebring, kan uiteindelik help om ons spesies te help om nuwe planete te koloniseer. Maar ons kom onsself vooruit.

Soos baie ander bedrywe, is 3D-drukwerk aantreklik omdat dit ondernemings vinnig in staat stel om idees te prototipeer, of om goed funksionerende onderdele te skep teen 'n fraksie van die koste en in baie minder tyd as standaard vervaardigingsmetodes. Hyper-aanpassing sal ingenieurs in staat stel om onderdele op aanvraag te druk om by elke potensiële ontwerp-uitdaging of herstelwerk te pas. Kortom, die geleentheid om duur onderdele ligter, betroubaarder en vinniger as ooit tevore te vervaardig, is 'n te goeie geleentheid om in die lugvaartbedryf te slaag.

Bydra aan 16% van die algehele inkomste van 3D-drukking in 2015, word additiewe vervaardiging gebruik om kommersiële vliegtuigproduksie, die skep van nuwe ruimtetuie en selfs die produksie van satelliete te help. Vandag gaan ons 'n paar van die opwindendste maniere ondersoek waarop toevoegings vervaardig word om die lugvaartbedryf te beïnvloed.

Ons kan 3D-gedrukte vuurpyle mense na Mars neem.

As u wel 'n FDM 3D-drukker besit, het u waarskynlik ontelbare ure spandeer om verskillende voorwerpe in 3D te druk, miskien selfs 'n paar rakette in die agterplaas? U standaard FDM-drukker gebruik 'n termoplastiese materiaal wat gesmelt word by aanraking met die spuitkop van die drukker en onmiddellik afkoel wanneer dit op die gegewe drukoppervlak raak. Wat u egter dalk nie weet nie, is dat u verskillende materiale, insluitend metaal, kan druk. Die toevoeging van metale is 'n tegnologie wat deur die jare geweldig verouder is. Die produksie van duur metaalkomponente en samestellings is baie aantreklik vir ruimteprogramme by NASA en private organisasies soos SpaceX of Virgin Orbit.

In werklikheid het NASA en Virgin Orbit reeds begin om 'n 3D-gedrukte vuurpylverbrandingskamer te toets. Vir die oningewydes gebruik Virgin Orbit sy hulpbronne om vuurpyle met luglanseer wat gewoonlik klein satelliete die ruimte in dra. Onlangs het Virgin Orbit van NASA se kundiges geput vir die doel om 'n 3D-gedrukte verbrandingskamer te skep, "om verskeie materiale te kombineer en voordeel te trek uit die nuutste vervaardigingsprosesse." Meer nog, as u nie weet nie, word 'n verbrandingskamer as 'n vuurpylenjin beskou. Brandstof en 'n bron van suurstof wat 'n oksideermiddel genoem word, word in die kamer gemeng en ontplof.

Met behulp van 'n toevoegende koperlegering, bekend as GRCop-84, wat in 2014 deur Marshall en Glenn geskep is, sowel as Virgin Orbit se hibriede toevoeging / aftrekmasjien om 'n tweede bimetaal superlegeringsomslag aan te wend, kon die samewerkende span die verbranding suksesvol toets. kamer. Om dit te doen, het hulle hoëdruk vloeibare suurstof / keroseen dryfmiddels gebruik. Dit was indrukwekkend. Die verbrandingskamer het meer as gelewer 2000 pond stoot suksesvol in byna twee-dosyn, 60 sekondes toetsvuurstukke.

Paul Gradl, senior ingenieur van NASA, het sy opgewondenheid uitgespreek oor die projek en gesê: "Tradisioneel duur dit baie maande om 'n konvensionele verbrandingskamer te vervaardig, te toets en af ​​te lewer. Ons kan die tyd aansienlik verminder."

"Die vervaardiging van toevoegings is gebaseer op die aanvulling en verbetering van tradisionele prosesse. Dit bied nuwe ontwerp- en prestasiegeleenthede en lewer 'n uiters duursame stuk hardeware - en met hierdie vennootskap bevorder ons die vermoë nog verder."

In die nie so ver toekoms nie, kan enjins wat deur die vervaardiging van additiewe vervaardig word, ons na Mars bring en verder.

Kommersiële vliegtuie begin 3D-gedrukte onderdele gebruik.

Moenie bekommerd wees nie. Niemand druk 3D-FDM-onderdele van lae gehalte en plaas dit in 'n vliegtuig om geld te bespaar nie. Nietemin het industriële hoë-end 3D-vervaardigde onderdele reeds 'n paar kommersiële vliegtuie gevind, en om 'n goeie rede. Volgens EOS kan 3D-drukwerk gebruik word om die gewig van sommige vliegtuie net soveel te verminder as 40-60%, en dit is net die begin. In werklikheid kan 'n enkele komponent wat ontwerp en vervaardig is met 3D-druk, die lugweerstand verminder 2.1%, wat weer brandstofkoste verlaag met 5.41%. Airbus het kennis geneem en pas hul A350 XWB-vliegtuie by 1,000+ 3D-gedrukte dele.

Meer nog, net soos in ander gebiede van die lugvaartbedryf, kan toevoegingsvervaardiging maatskappye soos Boeing en Airbus die produksie bespoedig. Een van die grootste uitdagings in hierdie bedryf is om al die nodige bestellings van kommersiële vliegtuie in te vul, met albei maatskappye 5,000-8,000 vliegtuie wat jaarliks ​​agterstallig is. Aangesien die vraag na verwagting in die komende jare net sal toeneem, kan die vervaardiging van toevoegings moontlik 'n Godsend wees. Daar word beraam dat Boeing tot dusver gebruik het 60 000 dele vir sy vliegtuie.

3D-gedrukte hommeltuie en satelliete

Satelliete kan duur wees. Soos u waarskynlik geraai het, is additiewe vervaardiging egter hier om dit reg te stel. Ingenieurs by die afdeling Verdediging en Ruimte by Airbus het 3D-drukwerk gebruik om 'n titaniumraamwerk te skep wat bestand is teen die temperatuur -170 tot 100 grade celsius. Danksy die krag van additiewe vervaardiging kon die span produksiekoste met soveel as verlaag 20%, wat 'n ligter en meetkundig geoptimaliseerde produk skep in vergelyking met vorige herhalings van die satelliet.

Ons vriende van die start-up Stratodyne LLC maak ook opslae in die lugvaartbedryf. Die Midwest-span maak gebruik van vinnige prototiperingsmetodes met hul gloeidraad om stratosferiese satelliete op maat te skep wat binne enkele ure in die nabyheid van hul doelwit gebruik kan word. Die satelliete kan alles bied, van batemonitering tot wetenskaplike metings. Hierdie goedkoop, volhoubare alternatiewe vir satelliete kan selfs gebruik word vir telekommunikasie, afstandwaarneming of die versameling van data in die ruimte.

Soos beskryf deur die Statodyne-span LLC, "In teenstelling met konvensionele satelliete wat maande se toetsing, miljoene dollars en weke benodig om 'n baan oor die gewenste plek te behaal, kan ons StratoSats binne minder as 'n dag gebruik word vir slegs 'n klein bedrag van die koste . "

"Konvensionele satelliete word gevaarlike ruimtelike rommel nadat hul lewensduur opgebruik is of veroorsaak dat honderde ton kweekhuisgasse vrygestel word tydens hul lansering, maar ons StratoSats kan na die grond terugbesorg word en vir nuwe missies herlaai word, wat feitlik geen ekologiese voetspoor laat nie. op ons planeet of daarbuite. '

Ten slotte ontwikkel Stratodyne LLC tans hommeltuie-hommeltuie wat vlugte met 'n lang duur kan gebruik as 'n goedkoop alternatief vir satelliete.

3D-drukwerk sal reise na die diep ruimte baie hanteerbaar maak.

Dit is stresvol om te beplan wat u met u volgende een week vakansie moet saambring. Stel jou voor dat jy probeer om die logistiek te beplan vir 'n reis in onbekende gebied, waarin die reis self sou neem 6-8 maande. Dit is die huidige werklikheid vir die organisasies daar buite wat ons na Mars wil bring. Kom ons stel 'n paar dinge in perspektief. Volgens NASA, om die lewens van die ruimtevaarders wat op die Internasionale Ruimtestasie woon, te vergemaklik, wat net ongeveer gaan 400 kilometer bo die aarde, moet die ISS jaarliks ​​voorsien word 3175 kilo onderdele, 13,154 kilo onderdele vir ruimtevaart-hardeware, en nog een 17,690 kilo's onderdele wat op enige oomblik gereed is.

Die nabyheid van die Internasionale Ruimtestasie tot ons planeet maak dit alles moontlik. Dit is egter nie prakties of selfs so realisties op reise na die Maan en Mars nie. As u ook 'n groot ruimtetuig met genoeg voorraad kon inpak, sou dit buitengewoon duur wees en ver van doeltreffend wees. Tog is dit hier waar 3D-drukwerk tot die redding kan kom.

NASA se produksie in die ruimte, oftewel ISM, by die NASA Marshall Space Flight Centre, ondersoek tans maniere waarop 3D-druktegnologie die missie in die ruimte letterlik kan verlig. ISM-vennote soos Made in Space het 3D-tegnieke vir versmelt filamentvervaardiging ontwikkel. Hierdie proses behels die invoer van 'n deurlopende draad plastiek deur 'n verhitte extruder en laag vir laag op 'n skinkbord om 'n driedimensionele voorwerp te skep. Tans is daar navorsing wat die doeltreffendste metodes van 3D-drukwerk in die ruimte ondersoek, wat ruimtevaarders in staat stel om eenvoudige alledaagse gereedskap te druk.

In een voorbeeld kon navorsers van die aarde 'n 3D-ontwerp van 'n sleutel na ruimtevaarders op die ISS stuur. Ander gebiede van ISM ondersoek tans die moontlikhede om duursamer materiaal in die ruimte te druk. Die uiteindelike einddoel? Stel u voor dat u 'n funksionele 3D-gedrukte gedeelte volledig kan druk, sonder die moeite om op mense op die aarde te vertrou om die onderdeel te skep en na u te stuur terwyl u honderdduisende kilometers daarvandaan wag.

"Uiteindelik is ISM van kritieke belang vir toekomstige verkenningstogte, en die toets van hierdie vervaardigingstelsels op die ruimtestasie maak die weg moontlik om daardie missies meer onafhanklik van die aarde te maak. Met die vele kommersiële vennote van die projek, verteenwoordig dit ook 'n belangrike aspek van die lae NASA - Inisiatiewe vir die kommersiële aard van die aarde. Om nie te praat nie, maak dit al die ruimte vry wat voorheen gebruik is om onderdele op te berg, "sê NASA.

Laastens, soos genoem in ons vorige artikel, ondersoek navorsers tans maniere om drie voedsel in die ruimte te druk. Ruimtekos is altyd die lekkerste ding om te eet. Teen die huidige tempo van innovasie in die 3D-drukkersbedryf kan ruimtevaarders binnekort nie net 'n wye verskeidenheid kosse kan druk nie, maar ook geregte wat volgens die huidige biologiese behoeftes van 'n individu aangepas is.

Na die toekoms

Additiewe vervaardiging in die lugvaartbedryf is opwindend. Dit verander alle fasette van die bedryf, van die manier waarop belangrike komponente prototipeer word tot die algehele produksie van volledig funksionerende onderdele. Bykomende vervaardiging help ook om produksie baie vinniger en betroubaarder te maak terwyl dit produksiekoste verlaag.

Die mense by ruimte-agentskappe regoor die wêreld is opgewonde oor al die moontlike maniere waarop 3D-druktegnologie toegepas kan word op die toekoms van ruimtereise. In die kort tyd kan 3D-drukwerk 'n belangrike rol speel in die vestiging van langtermynkolonies op Mars. Deur die kombinasie van KI en robotika kan additiewe vervaardiging 'n deurslaggewende rol speel in die skepping van langtermyn beskawings.


Kyk die video: Top 10 Fastest High Speed Trains in the World (Mei 2021).