Potensial Newydd Argraffu 3D: Ymfudo Rhyngserol a Datblygiad Gofod

Gan ddefnyddio technoleg gyfrifiadurol 3D, mae'r dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion o adeiladu gwrthrychau trwy gronni deunyddiau fesul haen yn dod yn fwyfwy blaenllaw ym maes gweithgynhyrchu offer gofod. Mae gwyddonwyr yn credu y gall argraffu 3D gyflymu datblygiad gofod allfydol yn sylweddol. Sut i optimeiddio'r dyfyniad GG; quot gofod" o argraffwyr 3D a gwella diogelwch cydrannau printiedig? Sut i ddefnyddio technolegau newydd i greu systemau optegol uwch-ysgafn ar gyfer nanosatellitau? Cyflwynodd ymchwilwyr o brifysgolion Rwseg (aelodau o'r prosiect" 5-100") eu datblygiadau diweddaraf.

Un o brif fanteision y dull newydd yw y gall argraffydd 3D ddisodli nifer fawr o offer mewn ffatri draddodiadol. Ym mis Tachwedd 2020, roedd cylchgrawn Forbes yn cynnwys technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion (o'r Lladin additivus-add) ar y rhestr o bum technoleg newydd chwyldroadol sy'n deilwng o sylw entrepreneuriaid. Tynnodd awdur yr erthygl sylw y bydd technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion yn dod â buddion enfawr i'r diwydiant awyrofod. Yn y maes hwn, pwysau cynnyrch fel arfer yw'r ffactor pwysicaf sy'n effeithio ar gostau cludo.

Gall argraffu gofod 3D gyflymu datblygiad gofod allfydol yn sylweddol; mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion hefyd yn mynd ati i dreiddio'r diwydiant cynhyrchu rocedi.

Ar Fai 30, 2020, cafodd helmedau gofodwyr Robert Bacon a Doug Hurley a gymerodd ran yn lansiad llong ofod Crew Dragon a roced Falcon 9 eu teilwra gan ddefnyddio technoleg argraffu 3D.

Dywedodd Elon Musk, pennaeth SpaceX Aerospace Corporation, y gellir cynhyrchu rhannau injan perfformiad uchel gwydn, ac mai rhan fach yn unig o ddefnyddio dulliau gweithgynhyrchu traddodiadol yw'r amser a'r arian a werir. Yn 2014, roedd SpaceX eisoes wedi cynhyrchu'r gydran argraffedig 3D gyntaf.

Quot GG; dyfyniad&Tarddiad Glas; mae'r cwmni awyrofod Jeff Bezos yn defnyddio technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion i argraffu cydrannau injan BE-4. Mae cwmnïau rocedi ifanc o'r Unol Daleithiau (Relativistic Space) a'r Deyrnas Unedig (Obex) hefyd yn bwriadu manteisio i'r eithaf ar bosibiliadau argraffwyr 3D.

Gwella diogelwch cydrannau 3D

Ar yr un pryd, mae hyd yn oed y diffygion lleiaf mewn cydrannau printiedig 3D yn hanfodol i ddiogelwch yr offer a grëir. Llwyddodd gwyddonwyr ym Mhrifysgol Technoleg Ymchwil Genedlaethol MISIS (NUST MISIS) i wella technoleg argraffu 3D alwminiwm a chynyddu caledwch y cynnyrch 1.5 gwaith.

Mae ymchwilwyr NIS MISIS yn credu mai prif risg diffygion o'r fath yw mandylledd uchel y deunydd, un o'r rhesymau yw nodweddion y powdr alwminiwm gwreiddiol. Er mwyn sicrhau bod microstrwythur y cynnyrch printiedig yn unffurf ac yn drwchus, mae gwyddonwyr wedi cynnig dull o ychwanegu nanofibers carbon at bowdr alwminiwm er mwyn sicrhau mandylledd isel y deunydd a chynyddu ei galedwch 1.5 gwaith. Cyhoeddir canlyniadau'r ymchwil yn y dyfynbris GG; Composites Communications" cylchgrawn.

Dywedodd yr Athro Alexander Gromov o NUST MISIS:" Mae gan nanofibers carbon dargludedd thermol uchel, sy'n helpu i leihau graddiant y tymheredd rhwng yr haenau argraffu yn ystod y cam toddi laser dethol yn ystod y broses synthesis cynnyrch. Felly, y deunydd Gellir dileu annynolrwydd y microstrwythur bron yn llwyr. Quot GG;

Mae'r nanofibers carbon a ddefnyddir yn sgil-gynnyrch prosesu nwy sy'n gysylltiedig â maes olew. Yn ystod ei broses ddadelfennu catalytig, mae carbon yn cronni ar ffurf nanofibers ar y gronynnau metel a wasgarir gan y catalydd. Tynnodd gwyddonwyr sylw hefyd bod y nwy cysylltiedig fel arfer yn" wedi'i ddyfynnu a'i losgi quot GG; mewn meysydd olew a nwy, gan achosi niwed i'r amgylchedd, felly mae gan ddefnyddio'r dull newydd hwn arwyddocâd diogelu'r amgylchedd pwysig.

Dyfynnu" quot&Gweithgynhyrchu Gofod;

Mae Elon Musk ac arbenigwyr eraill yn argyhoeddedig y gall argraffu 3D helpu datblygiad gofod yn y dyfodol, fel gwladychu Mars.

Er mwyn goroesi ar y blaned Mawrth, mae angen i chi allu dechrau cynhyrchu yno, a defnyddio deunyddiau lleol orau. Gellir defnyddio'r argraffydd 3D i adeiladu sylfaen ac adeiladu amgylchedd byw yno.

Hyd yn oed nawr, yng ngwaith yr Orsaf Ofod Ryngwladol (ISS), mae'r broblem o gael deunyddiau yn dal i fod yn ddifrifol, ac mae'n rhaid i ofodwyr y llong ofod cargo nesaf aros sawl mis. Weithiau mae rhannau bach pwysig yn cael eu difrodi neu eu colli, er enghraifft, mae plwg plastig y cyswllt trydanol yn aml yn cael ei golli. Yn yr achos hwn, gall argraffwyr 3D ddatrys y broblem hon trwy argraffu cynhyrchion plastig yn y gofod. Yn y dyfodol, yn ystod hediadau rhyngserol, bydd materion argaeledd yn dod yn fwy difrifol, a bydd y galw am argraffwyr o'r fath yn anochel yn cynyddu.

Yn 2016, comisiynodd NASA Made in Space i osod argraffydd 3D parhaol ar yr Orsaf Ofod Ryngwladol i gynhyrchu offer, offer, ac unrhyw beth arall y gallai fod ei angen ar ofodwyr. Yn dilyn hynny, cyhoeddodd rhai cwmnïau Ewropeaidd, Tsieineaidd a chwmnïau eraill weithgynhyrchu peiriannau tebyg.

Dywedodd yr ymchwilydd a ddatblygodd yr argraffydd 3D, gwyddonydd ym Mhrifysgol Technoleg Tomsk (TPU), y bydd yr argraffydd 3D a gynhyrchir yn Rwsia yn mynd i mewn i'r gofod yn 2021. Ei fantais yw system fodiwlaidd fwy datblygedig a all wireddu uwchraddio a chynnal a chadw offer. Felly, pan fydd deunyddiau argraffu 3D yn newid o blastig syml i uwch-strwythurau neu ddeunyddiau cyfansawdd, ni fydd yn rhaid i beirianwyr adeiladu argraffwyr newydd fel eu cydweithwyr yn America heddiw ac yna eu danfon i ISS.

Dywedodd Vasily Fedorov, pennaeth labordy gwyddoniaeth a chynhyrchu technoleg cynhyrchu modern TPU&# 39:" Nawr, mae cynllun gwaith yr argraffydd 3D yn y cam olaf. Mae gan yr offer a anfonir i'r ISS wrthwynebiad llym i beiriannau, y tywydd a llwythi eraill. Gofyniad. Yn ogystal, er mwyn sicrhau bod yr argraffydd 3D yn gwbl ddiogel i ofodwyr. Nawr, mae hyn i gyd yn cael ei arolygu, ac mae cyfres o brofion ac arolygiadau wedi'u cynnal. Ar yr un pryd, mae'r feddalwedd a sefydlwyd yn benodol ar gyfer yr argraffydd wedi'i gwella. Quot GG;

Creu systemau optegol ultra-ysgafn ar gyfer nanosatellitau

Mae'r posibilrwydd o argraffu 3D yn caniatáu i wyddonwyr ym Mhrifysgol Samara greu system optegol ultra-ysgafn unigryw ar gyfer nanosatellitau sydd ag opteg ddiffreithiol. Dywed ymchwilwyr mai hwn fydd lens gyntaf' s y byd gydag opteg diffreithiol i fynd i mewn i'r gofod.

Craidd y system optegol yw'r lens diffreithiol awyren a ddatblygwyd yn y brifysgol, sydd â nodweddion unigryw. Mae'r lens sy'n seiliedig ar y lens hon yn disodli system lens y lens ystod hir fodern, a'i nodweddion yw pwysau ysgafn (gyda chydrannau optegol yn pwyso llai na 100 gram) a maint bach.

Mae gan y lens gragen siâp bionig arloesol ac mae wedi'i ddylunio gyda'r dechnoleg orau i leihau pwysau wrth gynnal nodweddion cryfder. Mae siâp allanol cymhleth a strwythur mewnol cydrannau'r llong ofod wedi'u hargraffu'n 3D ar offer ymasiad laser dethol SLM280HL.

Yn ôl gwyddonwyr, er mwyn lleihau pwysau'r cydrannau gymaint â phosibl, gwnaed optimeiddiad topoleg yn ei strwythur mewnol, ac o ganlyniad mae blociau diliau arbennig wedi'u hychwanegu. Maint y rhan yw 70 × 80 × 100 mm. Oherwydd y defnydd o dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion, mae ei bwysau tua 40% yn ysgafnach na rhannau tebyg a weithgynhyrchir gan ddulliau traddodiadol.

Dywedodd Vitaly Smailov, athro cyswllt yn Swyddfa Addysgu ac Ymchwil Technoleg Cynhyrchu Peiriannau ym Mhrifysgol Samara:" Mae'r gragen lens wedi'i gwneud o bowdr aloi alwminiwm AlSi10Mg. Mae gan yr aloi a gynhyrchir yn Rwsia enw da yn Rwsia a thramor. Ym maes awyrofod a hedfan, Pwysau yw'r brif nodwedd, ac mae'r diwydiant wedi bod yn ceisio lleihau'r dangosydd hwn. Quot GG;

Perfformiodd gwyddonwyr optimeiddiad topoleg aml-gam o'r strwythur gwreiddiol, gan gael a dadansoddi sawl ffurf.

Dywedodd Anton Agapovich, ymchwilydd ym Mhrifysgol Samara:" Rydym wedi cydweithredu ag arbenigwyr ym maes optimeiddio topoleg CADFEM CIS a thechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion ac wedi gwneud llawer o waith i gael math newydd o strwythur i gwrdd â'r anghenion diwydiant awyrofod y byd Gofynion modern. Quot GG;

Yn ôl gwyddonwyr, mae cynhyrchion tebyg, fel lens y CubeSat Gecko Imager (Gecko Imager), yn costio 23,000 Ewro, a bydd pris y system optegol maen nhw'n ei datblygu yn llawer is.

Y dyfyniad GG; 5-100" cynllun wedi'i weithredu o fewn fframwaith y dyfynbris&cenedlaethol; addysg" nod y prosiect yw helpu prifysgolion Rwseg i gynyddu eu potensial ymchwil wyddonol a gwella eu safle cystadleuol yn y farchnad gwasanaeth addysg fyd-eang.