پرینت سه بعدی فلزی می تواند پیچیده ترین قطعات را برای موشک ها با استفاده از مواد قابل احتراق تولید کند. اگرچه چاپ سه بعدی جدید نیست، اما چگونه فناوری برای مقابله با شرایط شدیدتر فضا پیشرفت کرده است؟
از پلاستیک گرفته تا فلز
از زمانی که اولین چاپگرهای سه بعدی در دهه 1980 ظاهر شدند، کاربردهای آنها همچنان رو به رشد بوده است. به گفته Live Science، در ابتدا، این فناوری نسبتا ناشناخته بود، اما در قرن بیست و یکم محبوبیت پیدا کرد. در سال‌های اولیه چاپ سه بعدی، عمدتاً برای نمونه‌سازی سریع استفاده می‌شد و رشته‌های موجود به پلاستیک محدود می‌شد. این ماده انعطاف پذیر ساده ترین گزینه برای پرینت سه بعدی است، زیرا به راحتی می توان آن را ذوب و شکل داد.
در دمای اتاق، فلز به طور طبیعی نمی تواند به صورت مایع چاپ شود. با این حال، این دقیقا همان چیزی است که ماشین های امروزی اجازه می دهند. برای ایجاد اشکال کوچک در فلز، پرینت سه بعدی روشی بسیار سریعتر از برش فلز است. کتاب مقدمه ای بر مهندسی پلاستیک (2018) توضیح می دهد که دومی یک فرآیند حذف است که شامل برش قطعات فلزی ناهموار است و می تواند بسیار گران و زمان بر باشد. درعوض، پرینت سه بعدی یک فرآیند افزودنی است که از ابعاد با دقت انتخاب شده برای ساختن یک قطعه به لایه سه بعدی استفاده می کند.
برخی از روش های چاپ فلز بر اساس روش چاپ مراحل بیشتری نسبت به سایر روش ها دارند. تف جوشی انتخابی فلز، فلز را با ترکیب آن با پلاستیک چاپ می کند. این باعث می شود که فرآیند چاپ شبیه به چاپ با پلاستیک باشد. تفاوت این است که وقتی از دستگاه جدا می شود، هنوز یک قطعه تمام فلزی نیست. مراحل بعدی باعث تقویت قسمت چاپ شده و حذف پلاستیک ناخواسته می شود.
متصل: فضای نسبیت یک موشک کاملا قابل استفاده و پرینت سه بعدی Terran R را نشان می دهد
اپلیکیشن فضایی
چاپ فلز توسط بسیاری از مهندسین که وظیفه تولید اجزای فضایی مانند قطعات فلزی موشک را دارند ترجیح می دهند. از آنجایی که موتورهای موشک باید قادر به تحمل دماهای بسیار بالا باشند، پودر سوپرآلیاژ مس Inconel اغلب انتخاب می شود. Inconel یک کلاس متمایز از سوپرآلیاژها است که به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون شناخته شده است.
به جای گنجاندن پلاستیک در نخ فلزی، چاپ برای کاربردهای فضایی برای پخت مستقیم لیزر فلز مناسب تر است. برای تولید قطعات موشک جامد از پودر فلزات حجیم به صورت لایه لایه استفاده می شود. بین هر لایه ای که قرار می گیرد، یک لیزر به سمت پودر فلز نشانه می رود. لیزر دقیقاً شکل دیکته شده توسط فایل دیجیتال را مانند فرآیند ذوب و پیوند فلز ردیابی می کند. این کار برای هر لایه تکرار می شود تا زمانی که شکل فلز جامد در پودر فلز اضافی غوطه ور شود.
به زودی، چاپ سه بعدی فلزی می تواند در فضا برای ایجاد ابزار به جای ارسال تجهیزات موشکی انجام شود. این امر زمان لازم برای تهیه قطعات یدکی برای تعمیرات و همچنین هزینه پرواز آنها از زمین به ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) را کاهش می دهد. ناسا در حال حاضر بودجه تحقیقاتی را در زمینه پرینت سه بعدی فلزات با جاذبه کم تامین می کند. بسته به موفقیت تولید فضا، آینده ممکن است شامل چاپ بر اساس ماه باشد.
ذوب فلز
از یک فایل دیجیتال تا یک قطعه فلزی، مراحل فرآیند چاپ فلز را در تصویر تعاملی زیر دنبال کنید.
منابع اضافی
آینده پرینت سه بعدی فلزی در فضا چیست؟ در این مقاله ناسا می توانید در مورد پیشرفت چاپ سه بعدی مستقل در فضا بخوانید. یا در مورد اینکه چگونه پرینت سه بعدی می تواند به تحقیقات ایستگاه فضایی کمک کند بیشتر بیاموزید.