Raketat e printuara 3D të vendosura për të shpërthyer

Nëse nisja e Terran1 këtë verë nga Kepi Canaveral është një sukses, Hapësira e relativitetit do të jetë kompania e parë e prodhimit të hapësirës ajrore që dërgon një raketë tërësisht të printuar 3D në hapësirë. Menjëherë pas kësaj, një start-up në Kaliforni thirri Mekanizëm lëshimi do të vendosë platformën e saj satelitore Orbiter të mundësuar nga motorë raketash të printuara në 3D pasi të ketë një shtytje në hapësirë ​​nga një SpaceX.

Është e vështirë të mbivlerësohet ndikimi që printimi 3D – i quajtur gjithashtu prodhim shtesë – ka pasur në industrinë hapësinore. Asnjë teknologji tjetër nuk ka mundësuar kaq shumë kompani të hyjnë në këtë industri dhe të ofrojnë automjete, motorë dhe raketa në një kohë kaq të shkurtër me kosto kaq të ulëta. Dhe tani, numri i prodhuesve fillestarë të raketave është gati të lulëzojë pasi më shumë printerë 3D të disponueshëm në treg dëshmojnë për detyrën e prodhimit të komponentëve të denjë për hapësirën.

Për shembull, kompania e hapësirës ajrore me bazë në Mbretërinë e Bashkuar Orbex shpreson se raketat e saj të printuara 3D, të bëra me printerin më të fundit metalik 3D nga prodhuesi gjerman EOS, do të shpërthejnë nga Skocia deri në fund të vitit. Dhe në SHBA, prodhues i ri i motorëve të raketave Ursa Major po merr porosi tani për motorin e tij të ri shtytës Arroway, i krijuar për të zhvendosur burimet shtytëse të prodhuara nga Rusia tashmë të padisponueshme. Është gjithashtu i printuar 3D duke përdorur printera 3D metalikë të disponueshëm.

"Unë nuk mendoj se kompania jonë do të ekzistonte pa printimin 3D," thotë Jake Bowles, drejtor i prodhimit dhe materialeve të avancuara në Ursa Major, i cili kaloi pesë vjet në SpaceX. "Evolucioni ynë ishte i lidhur fort me ekzistencën dhe pjekurinë e printimit 3D."

Ursa Major vendosi të sillte një motor në treg me një ritëm shumë më të shpejtë se sa ishte bërë më parë, në muaj e jo vite, gjë që ishte e mundur vetëm nga prototipi dhe prodhimi me printera 3D, thotë Bowles.

Ndërsa Relativiteti Space dhe të tjerët kanë zhvilluar teknologji të pronarit të printimit 3D për raketat e tyre, Bowles thotë se përdorimi i printerëve të rinj komercialë 3D i mundësoi Ursa Major të mbante nën kontroll kostot dhe të përsëriste me shpejtësi dizajnet, pa pasur nevojë të pengohej në zhvillimin e hershëm të teknologjisë që kërkohet me printerët 3D të rritur në shtëpi. .

"Ekipi ynë është duke vlerësuar vazhdimisht kompanitë e reja të printerëve 3D që dalin me inovacione sepse ka shumë konkurrencë për një pjesë të tregut të lëshimit të hapësirës ajrore dhe të hapësirës," thotë Bowles. Madhësia e tregut global të printimit 3D të hapësirës ajrore parashikohet të arrijë në 9.27 miliardë dollarë deri në vitin 2030, sipas Kërkimit Strategjik të Tregut.

Kompanitë po garojnë për të ofruar opsionet më të fuqishme, më fleksibile dhe më të lira për kompanitë, si AmazonAMZN
, që po kërkojnë të vendosin satelitë në orbitë për të ofruar brez të gjerë global, për të kapur imazhe me rezolucion të lartë të aktivitetit në tokë dhe madje për të krijuar hotele private të stacioneve hapësinore për të pasurit ultra të pasur.

Printimi 3D nxit garën për komercializimin e hapësirës

Me teknologjinë e prodhimit aditiv që zvogëlon kostot e lëshimit deri në 95% në krahasim me programin e anijes kozmike të NASA-s, dera është e hapur për më shumë shërbime nga konkurrenca e ashpër e orbitës midis prodhuesve të raketave. Slogani i kompanisë Launcher lexon si një reklamë Walmart: "Kudo në hapësirë ​​me koston më të ulët".

Pajisja me miliona nga kostoja e vendosjes së satelitëve mblodhi kohët e fundit financimin e Launcher nga Forca Hapësinore e SHBA-së për të zhvilluar më tej motorin e saj të raketave të lëngëta të printuara me performancë të lartë E-2 3D për mjetin lëshues Launcher Light, i planifikuar të fluturojë në 2024. Forca Hapësinore e SHBA tha: "Motori i raketave të lëngshme E-2 të Launcher ka potencialin të ulë ndjeshëm çmimin për dërgimin e satelitëve të vegjël në orbitë me mjete të vogla lëshimi, gjë që është një aftësi dhe përparësi kryesore për Forcën Hapësinore".

Për të ulur kostot dhe për të shpejtuar prodhimin, Launcher përdor gjithashtu printera 3D nga EOS si dhe Velo3D me bazë në Kaliforni.

"Pjesët e turbopompës së motorit të raketave zakonisht kërkojnë derdhje, falsifikim dhe saldim," thotë Max Haot, themeluesi dhe CEO i Launcher. “Mjetet e nevojshme për këto procese rrisin koston e zhvillimit dhe reduktojnë fleksibilitetin ndërmjet përsëritjeve të projektimit. Aftësia për të printuar 3D turbopompën tonë, duke përfshirë shtytësit rrotullues me mbështjellës Inconel, falë teknologjisë së shkallës zero të Velo3D, e bën të mundur tani me një kosto më të ulët dhe risi në rritje përmes përsëritjes midis çdo prototipi.

Me metodat tradicionale të prodhimit për hapësirën ajrore, është e zakonshme të dëgjosh për kohëzgjatje prej nëntë deri në 12 muaj dhe shpenzime të mëdha në vegla për të ndërtuar dhe testuar, diçka si një motor me djegie të pasur me oksigjen të ushqyer me pompë, thotë Eduardo Rondon, një shtytës i vjetër. analist në Ursa Major, një tjetër veteran i SpaceX. "Prodhimi shtesë na lejon të vendosim një dizajn të ri në stendën e provës, të vendosim të bëjmë një ndryshim, të punojmë në një arkitekturë alternative, ta printojmë atë dhe ta vendosim në stendë brenda javësh."

Orbex 3D printon raketat e tij në të njëjtin lloj printeri si Launcher, the AMCM M4K-4 Platforma e printimit metalik nga EOS, e cila doli në vitin 2021. Kompania ka përdorur edhe printera metalikë 3D nga kompania gjermane SLM Solutions.

Printimi 3D jo vetëm për sipërmarrjet fillestare

Printimi 3D ka një histori të gjatë në hapësirë ​​që kur SpaceX zbuloi motorin e tij të raketës SuperDraco të printuar 3D në 2013.

Gjigandi i hapësirës ajrore Aerojet RocketdyneAJRD
ridizajnoi familjen e tij të motorëve të raketave Bantam në 2017, përfitoi plotësisht nga aftësitë e prodhimit të aditivëve që zvogëlojnë kohën totale të projektimit dhe prodhimit nga më shumë se një vit në disa muaj, duke ulur koston me rreth 65% në krahasim me metodat konvencionale të prodhimit.

“Këta motorë, të cilët normalisht do të përbëheshin nga mbi 100 pjesë, janë ndërtuar nga vetëm tre komponentë kryesorë të prodhuar nga aditivët: montimi i injektorit, dhoma e djegies dhe një seksion monolit i grykës dhe i hundës,” thotë kompania.

Rocket Lab, një tjetër pionier në lëshimet komerciale të satelitëve, lëshoi ​​për herë të parë motorin e tij të lehtë të raketave të printuar 3D, Rutherford, në 2017. Dhoma e tij e djegies, injektorët, pompat dhe valvulat kryesore të shtytësit janë të gjitha të printuara në 3D dhe tashmë kanë fuqizuar 27 lëshime. duke përfshirë edhe atë të kësaj jave.

Të martën, Laboratori i raketave Motori Rutherford fuqizoi raketën Electron të kompanisë nga Zelanda e Re me një ngarkesë të NASA-s për në Hënë.

Përkundër faktit se NASA dhe veteranët me përvojë të nisjes kanë testuar, vërtetuar dhe inkorporuar prodhimin e aditivëve në programet e tyre për vite me rradhë, teknologjia e sotme komerciale e printimit 3D dhe materialet e avancuara të aliazheve metalike janë pjekur aq shpejt sa kompanitë si Launcher, Ursa Major dhe Orbex mund të marrin nga prototipi për të nisur në më pak kohë për më pak para.

“Ne filluam që nga dita e parë duke projektuar rreth printimit 3D dhe duke përfituar nga aftësitë që ai ofron”, thotë Bowels. “Kjo na ka lejuar të ndërtojmë njohuri të brendshme se si të optimizojmë dizajnet për printimin 3D, të cilat më pas mund t'i aplikojmë për motorët e rinj që na duhen të zhvillojmë dhe shesim për të përmbushur kërkesat e tregut. Dhe duke ditur tashmë se si ta bëjmë këtë, ne mund të arrijmë në treg më shpejt.”