20 औं शताब्दीदेखि, मानव जाति अन्तरिक्ष अन्वेषण र पृथ्वीभन्दा बाहिर के छ भनेर बुझ्नको लागि मोहित भएको छ।NASA र ESA जस्ता प्रमुख संस्थाहरू अन्तरिक्ष अन्वेषणमा अग्रपङ्क्तिमा छन्, र यस विजयमा अर्को महत्त्वपूर्ण खेलाडी थ्रीडी प्रिन्टिङ हो।कम लागतमा द्रुत रूपमा जटिल भागहरू उत्पादन गर्ने क्षमताको साथ, यो डिजाइन प्रविधि कम्पनीहरूमा बढ्दो लोकप्रिय हुँदैछ।यसले धेरै अनुप्रयोगहरू सिर्जना गर्न सम्भव बनाउँछ, जस्तै उपग्रहहरू, स्पेससुटहरू, र रकेट कम्पोनेन्टहरू।वास्तवमा, SmarTech को अनुसार, निजी अन्तरिक्ष उद्योग additive निर्माण को बजार मूल्य 2026 सम्म € 2.1 बिलियन पुग्ने अपेक्षा गरिएको छ। यसले प्रश्न उठाउँछ: कसरी 3D प्रिन्टिङले मानिसहरूलाई अन्तरिक्षमा उत्कृष्ट बनाउन मद्दत गर्न सक्छ?
प्रारम्भमा, थ्रीडी प्रिन्टिङ मुख्यतया चिकित्सा, मोटर वाहन, र एयरोस्पेस उद्योगहरूमा द्रुत प्रोटोटाइपिङको लागि प्रयोग गरिएको थियो।जे होस्, टेक्नोलोजी अधिक व्यापक भएको छ, यो अन्तिम-उद्देश्य कम्पोनेन्टहरूको लागि बढ्दो रूपमा प्रयोग भइरहेको छ।धातु थप्ने निर्माण प्रविधि, विशेष गरी L-PBF ले चरम ठाउँ अवस्थाहरूको लागि उपयुक्त विशेषताहरू र स्थायित्वका साथ विभिन्न प्रकारका धातुहरूको उत्पादनलाई अनुमति दिएको छ।अन्य थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीहरू, जस्तै DED, बाइन्डर जेटिंग, र एक्स्ट्रुजन प्रक्रिया, पनि एयरोस्पेस घटकहरूको निर्माणमा प्रयोग गरिन्छ।हालैका वर्षहरूमा, नयाँ व्यापार मोडेलहरू देखा परेका छन्, जस्तै मेड इन स्पेस र रिलेटिभिटी स्पेस जस्ता कम्पनीहरूले एयरोस्पेस कम्पोनेन्टहरू डिजाइन गर्न थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधि प्रयोग गरेर।
सापेक्षता स्पेस एयरोस्पेस उद्योगको लागि 3D प्रिन्टर विकास गर्दै
एयरोस्पेस मा 3D मुद्रण प्रविधि
अब हामीले तिनीहरूलाई परिचय गरेका छौं, एयरोस्पेस उद्योगमा प्रयोग हुने विभिन्न थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिहरूलाई नजिकबाट हेरौं।पहिलो, यो ध्यान दिनुपर्छ कि धातु additive निर्माण, विशेष गरी L-PBF, यस क्षेत्रमा सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।यस प्रक्रियामा लेजर ऊर्जा प्रयोग गरी धातु पाउडर तह तहद्वारा फ्यूज गर्न समावेश छ।यो विशेष गरी सानो, जटिल, सटीक, र अनुकूलित भागहरू उत्पादनको लागि उपयुक्त छ।एयरोस्पेस निर्माताहरूले पनि DED बाट फाइदा लिन सक्छन्, जसमा धातुको तार वा पाउडर जम्मा गर्ने समावेश छ र मुख्य रूपमा मर्मत, कोटिंग, वा अनुकूलित धातु वा सिरेमिक पार्ट्स उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ।
यसको विपरित, बाइन्डर जेटिंग, उत्पादन गति र कम लागतको सन्दर्भमा लाभदायक भए तापनि, उच्च प्रदर्शन मेकानिकल भागहरू उत्पादनको लागि उपयुक्त छैन किनभने यसले अन्तिम उत्पादनको निर्माण समय बढाउने पोस्ट-प्रोसेसिंग सुदृढीकरण चरणहरू आवश्यक पर्दछ।एक्सट्रुजन टेक्नोलोजी अन्तरिक्ष वातावरणमा पनि प्रभावकारी छ।यो ध्यान दिनुपर्छ कि सबै पोलिमरहरू अन्तरिक्षमा प्रयोगको लागि उपयुक्त छैनन्, तर PEEK जस्ता उच्च-कार्यक्षमता प्लास्टिकहरूले तिनीहरूको बलको कारणले केही धातुका भागहरू प्रतिस्थापन गर्न सक्छन्।यद्यपि, यो थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रक्रिया अझै धेरै व्यापक छैन, तर यो नयाँ सामग्रीहरू प्रयोग गरेर अन्तरिक्ष अन्वेषणको लागि बहुमूल्य सम्पत्ति बन्न सक्छ।
लेजर पाउडर बेड फ्युजन (L-PBF) एयरोस्पेस को लागी 3D प्रिन्टिङ मा एक व्यापक रूप मा प्रयोग गरिएको प्रविधि हो।
अन्तरिक्ष सामग्रीको सम्भाव्यता
एरोस्पेस उद्योगले थ्रीडी प्रिन्टिङ मार्फत नयाँ सामग्रीहरू खोज्दै आएको छ, बजारलाई बाधा पुर्याउने अभिनव विकल्पहरू प्रस्ताव गर्दै।जबकि टाइटेनियम, एल्युमिनियम, र निकल-क्रोमियम मिश्र धातुहरू सधैं मुख्य फोकस भएको छ, एक नयाँ सामग्रीले चाँडै स्पटलाइट चोर्न सक्छ: चन्द्र रेगोलिथ।लुनार रेगोलिथ चन्द्रमालाई ढाक्ने धुलोको तह हो, र ESA ले यसलाई थ्रीडी प्रिन्टिङसँग जोड्ने फाइदाहरू देखाएको छ।ESA का एक वरिष्ठ निर्माण इन्जिनियर एडभेनिट मकायाले चन्द्र रेगोलिथलाई कंक्रीट जस्तै वर्णन गर्दछ, मुख्यतया सिलिकन र अन्य रासायनिक तत्वहरू जस्तै फलाम, म्याग्नेसियम, एल्युमिनियम र अक्सिजन मिलेर बनेको छ।ESA ले Lithoz सँग साना कार्यात्मक भागहरू उत्पादन गर्न साझेदारी गरेको छ जस्तै स्क्रू र गियरहरू सिमुलेटेड चन्द्र रेगोलिथ प्रयोग गरेर वास्तविक चन्द्रको धुलो जस्तै गुणहरू।
चन्द्र रेगोलिथ निर्माणमा संलग्न अधिकांश प्रक्रियाहरूले गर्मीको उपयोग गर्दछ, यसलाई SLS र पाउडर बन्डिङ प्रिन्टिङ समाधानहरू जस्ता प्रविधिहरूसँग उपयुक्त बनाउँछ।ESA ले म्याग्नेसियम क्लोराइडलाई सामग्रीमा मिसाएर र सिमुलेटेड नमूनामा पाइने म्याग्नेसियम अक्साइडसँग मिलाएर ठोस भागहरू उत्पादन गर्ने लक्ष्यका साथ D-Shape प्रविधि पनि प्रयोग गरिरहेको छ।यस चन्द्र सामग्रीको महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू मध्ये एक यसको उत्कृष्ट प्रिन्ट रिजोल्युसन हो, जसले यसलाई उच्चतम परिशुद्धताका साथ भागहरू उत्पादन गर्न सक्षम पार्छ।यो सुविधा भविष्यको चन्द्र आधारहरूको लागि अनुप्रयोग र निर्माण घटकहरूको दायरा विस्तार गर्न प्राथमिक सम्पत्ति बन्न सक्छ।
चन्द्र रेगोलिथ जताततै छ
त्यहाँ मार्टियन रेगोलिथ पनि छ, मंगल ग्रहमा पाइने उपसतह सामग्रीलाई बुझाउँछ।हाल, अन्तर्राष्ट्रिय अन्तरिक्ष एजेन्सीहरूले यो सामग्री पुन: प्राप्त गर्न सक्दैनन्, तर यसले वैज्ञानिकहरूलाई निश्चित एयरोस्पेस परियोजनाहरूमा यसको सम्भावनाको अनुसन्धान गर्नबाट रोकेको छैन।अन्वेषकहरूले यस सामग्रीको सिमुलेटेड नमूनाहरू प्रयोग गर्दैछन् र उपकरण वा रकेट घटकहरू उत्पादन गर्न टाइटेनियम मिश्र धातुसँग संयोजन गर्दैछन्।प्रारम्भिक नतिजाहरूले संकेत गर्दछ कि यो सामग्रीले उच्च शक्ति प्रदान गर्दछ र उपकरणलाई खिया र विकिरण क्षतिबाट जोगाउँछ।यद्यपि यी दुई सामग्रीमा समान गुणहरू छन्, चन्द्र रेगोलिथ अझै पनि सबैभन्दा परीक्षण सामग्री हो।अर्को फाइदा यो हो कि यी सामग्रीहरू पृथ्वीबाट कच्चा माल ढुवानी नगरी साइटमा निर्माण गर्न सकिन्छ।थप रूपमा, रेगोलिथ एक अपरिहार्य सामग्री स्रोत हो, अभाव रोक्न मद्दत गर्दछ।
एयरोस्पेस उद्योग मा 3D मुद्रण प्रविधि को आवेदन
एयरोस्पेस उद्योगमा थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीको अनुप्रयोग प्रयोग गरिएको विशिष्ट प्रक्रियाको आधारमा भिन्न हुन सक्छ।उदाहरणका लागि, लेजर पाउडर बेड फ्युजन (L-PBF) जटिल छोटो-अवधि भागहरू, जस्तै उपकरण प्रणाली वा स्पेस स्पेयर पार्ट्स निर्माण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।लन्चर, क्यालिफोर्नियामा आधारित स्टार्टअपले यसको E-2 तरल रकेट इन्जिन बढाउन Velo3D को नीलमणि-मेटल 3D प्रिन्टिङ प्रविधि प्रयोग गर्यो।निर्माताको प्रक्रिया इन्डक्शन टर्बाइन सिर्जना गर्न प्रयोग गरिएको थियो, जसले LOX (तरल अक्सिजन) लाई दहन कक्षमा द्रुत बनाउन र ड्राइभ गर्नमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ।टर्बाइन र सेन्सर प्रत्येकलाई थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजी प्रयोग गरेर प्रिन्ट गरियो र त्यसपछि एसेम्बल गरियो।यो अभिनव कम्पोनेन्टले रकेटलाई इन्जिनको अत्यावश्यक अंग बनाउँदै, अधिक तरल प्रवाह र ठूलो थ्रस्ट प्रदान गर्दछ।
Velo3D ले E-2 तरल रकेट इन्जिन निर्माणमा PBF प्रविधिको प्रयोगमा योगदान पुर्यायो।
थप उत्पादनमा साना र ठूला संरचनाहरूको उत्पादन सहित व्यापक अनुप्रयोगहरू छन्।उदाहरणका लागि, थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिहरू जस्तै सापेक्षता स्पेसको स्टारगेट समाधान रकेट इन्धन ट्याङ्की र प्रोपेलर ब्लेड जस्ता ठूला भागहरू निर्माण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।सापेक्षता स्पेसले धेरै मिटर लामो इन्धन ट्याङ्की सहित, लगभग पूरै थ्रीडी प्रिन्टेड रकेट, Terran 1 को सफल उत्पादन मार्फत यो प्रमाणित गरेको छ।मार्च 23, 2023 मा यसको पहिलो प्रक्षेपणले थप उत्पादन प्रक्रियाहरूको दक्षता र विश्वसनीयता प्रदर्शन गर्यो।
एक्सट्रुजन-आधारित थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीले PEEK जस्ता उच्च-प्रदर्शन सामग्रीहरू प्रयोग गरेर भागहरू उत्पादन गर्न अनुमति दिन्छ।यस थर्मोप्लास्टिकबाट बनेका कम्पोनेन्टहरू पहिले नै अन्तरिक्षमा परिक्षण भइसकेका छन् र युएई चन्द्र अभियानको भागको रूपमा राशिद रोभरमा राखिएका छन्।यस परीक्षणको उद्देश्य चन्द्रमाको अवस्थाहरूमा PEEK को प्रतिरोधको मूल्याङ्कन गर्नु थियो।यदि सफल भएमा, PEEK ले धातुका भागहरू भाँचिएको वा सामग्रीको अभाव भएको अवस्थामा धातुका भागहरू प्रतिस्थापन गर्न सक्षम हुन सक्छ।थप रूपमा, PEEK को हल्का गुणहरू अन्तरिक्ष अन्वेषणमा मूल्यवान हुन सक्छ।
थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधि एयरोस्पेस उद्योगका लागि विभिन्न भागहरू निर्माण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
एयरोस्पेस उद्योग मा 3D मुद्रण को लाभ
एयरोस्पेस उद्योगमा थ्रीडी प्रिन्टिङका फाइदाहरूमा परम्परागत निर्माण प्रविधिहरूको तुलनामा भागहरूको सुधारिएको अन्तिम रूप समावेश छ।अस्ट्रियन थ्रीडी प्रिन्टर निर्माता लिथोजका सीईओ जोहानेस होमाले भने कि "यो प्रविधिले भागहरूलाई हल्का बनाउँछ।"डिजाइन स्वतन्त्रताको कारण, 3D मुद्रित उत्पादनहरू अधिक कुशल छन् र कम स्रोतहरू चाहिन्छ।यसले आंशिक उत्पादनको वातावरणीय प्रभावमा सकारात्मक प्रभाव पार्छ।सापेक्षता स्पेसले प्रदर्शन गरेको छ कि additive निर्माणले अन्तरिक्ष यान निर्माण गर्न आवश्यक घटकहरूको संख्यालाई कम गर्न सक्छ।Terran 1 रकेटको लागि, 100 भागहरू सुरक्षित गरियो।थप रूपमा, यस प्रविधिको उत्पादन गतिमा महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू छन्, रकेट 60 दिन भन्दा कममा पूरा भएको छ।यसको विपरित, परम्परागत विधिहरू प्रयोग गरेर रकेट निर्माण गर्न धेरै वर्ष लाग्न सक्छ।
स्रोत व्यवस्थापनको सन्दर्भमा, थ्रीडी प्रिन्टिङले सामग्रीहरू बचत गर्न सक्छ र कतिपय अवस्थामा, फोहोर रिसाइकल गर्न पनि अनुमति दिन्छ।अन्तमा, रकेटको टेक-अफ तौल घटाउनको लागि additive निर्माण एक बहुमूल्य सम्पत्ति बन्न सक्छ।लक्ष्य भनेको रेगोलिथ जस्ता स्थानीय सामग्रीको अधिकतम प्रयोग गर्नु र अन्तरिक्ष यान भित्र सामग्रीको ढुवानीलाई न्यूनीकरण गर्नु हो।यसले केवल थ्रीडी प्रिन्टर बोक्न सम्भव बनाउँछ, जसले यात्रा पछि सबै कुरा साइटमा सिर्जना गर्न सक्छ।
मेड इन स्पेसले पहिले नै तिनीहरूको थ्रीडी प्रिन्टरहरू मध्ये एउटा परीक्षणको लागि अन्तरिक्षमा पठाइसकेको छ।
अन्तरिक्षमा थ्रीडी प्रिन्टिङको सीमितता
यद्यपि थ्रीडी प्रिन्टिङका धेरै फाइदाहरू छन्, प्रविधि अझै पनि अपेक्षाकृत नयाँ छ र सीमितताहरू छन्।Advenit Makaya ले भने, "एरोस्पेस उद्योगमा additive निर्माण संग मुख्य समस्याहरु मध्ये एक प्रक्रिया नियन्त्रण र प्रमाणीकरण हो।"उत्पादकहरूले प्रयोगशालामा प्रवेश गर्न सक्छन् र प्रमाणीकरण अघि प्रत्येक भागको बल, विश्वसनीयता, र माइक्रोस्ट्रक्चर परीक्षण गर्न सक्छन्, यो प्रक्रियालाई गैर-विनाशकारी परीक्षण (NDT) भनिन्छ।यद्यपि, यो समय-उपभोग र महँगो दुवै हुन सक्छ, त्यसैले अन्तिम लक्ष्य यी परीक्षणहरूको आवश्यकतालाई कम गर्नु हो।NASA ले भर्खरै यस मुद्दालाई सम्बोधन गर्न एउटा केन्द्र स्थापना गर्यो, additive निर्माण द्वारा निर्मित धातु घटकहरूको द्रुत प्रमाणीकरणमा केन्द्रित।केन्द्रले उत्पादनहरूको कम्प्युटर मोडेलहरू सुधार गर्न डिजिटल जुम्ल्याहाहरू प्रयोग गर्ने लक्ष्य राखेको छ, जसले इन्जिनियरहरूलाई भागहरूको प्रदर्शन र सीमितताहरू राम्रोसँग बुझ्न मद्दत गर्दछ, साथै उनीहरूले फ्र्याक्चर हुनु अघि उनीहरूले कति दबाब सामना गर्न सक्छन्।यसो गरेर, केन्द्रले एयरोस्पेस उद्योगमा थ्रीडी प्रिन्टिङको प्रयोगलाई प्रवर्द्धन गर्न मद्दत गर्ने आशा राख्छ, यसलाई परम्परागत उत्पादन प्रविधिहरूसँग प्रतिस्पर्धा गर्न थप प्रभावकारी बनाउँछ।
यी कम्पोनेन्टहरूले व्यापक विश्वसनीयता र शक्ति परीक्षण पार गरेका छन्।
अर्कोतर्फ, अन्तरिक्षमा निर्माण गरिएमा प्रमाणीकरण प्रक्रिया फरक हुन्छ।ESA का Advenit Makaya बताउँछन्, "त्यहाँ एउटा प्रविधि छ जसमा मुद्रणको समयमा भागहरूको विश्लेषण समावेश छ।"यो विधिले कुन मुद्रित उत्पादनहरू उपयुक्त छन् र कुन होइनन् भनेर निर्धारण गर्न मद्दत गर्दछ।थप रूपमा, त्यहाँ स्पेसको लागि 3D प्रिन्टरहरूको लागि स्व-सुधार प्रणाली छ र धातु मेसिनहरूमा परीक्षण भइरहेको छ।यस प्रणालीले निर्माण प्रक्रियामा सम्भावित त्रुटिहरू पहिचान गर्न सक्छ र भागमा कुनै पनि त्रुटिहरू सुधार गर्न स्वचालित रूपमा यसको प्यारामिटरहरू परिमार्जन गर्न सक्छ।यी दुई प्रणालीहरूले अन्तरिक्षमा मुद्रित उत्पादनहरूको विश्वसनीयता सुधार गर्ने अपेक्षा गरिएको छ।
3D प्रिन्टिङ समाधानहरू मान्य गर्न, NASA र ESA ले मापदण्डहरू स्थापना गरेका छन्।यी मापदण्डहरूले भागहरूको विश्वसनीयता निर्धारण गर्न परीक्षणहरूको श्रृंखला समावेश गर्दछ।तिनीहरू पाउडर बेड फ्यूजन टेक्नोलोजीलाई विचार गर्छन् र तिनीहरूलाई अन्य प्रक्रियाहरूको लागि अद्यावधिक गर्दैछन्।यद्यपि, सामग्री उद्योगका धेरै प्रमुख खेलाडीहरू, जस्तै अर्केमा, बीएएसएफ, डुपोन्ट, र सबिकले पनि यो ट्रेसबिलिटी प्रदान गर्छन्।
अन्तरिक्षमा बस्ने?
थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीको विकाससँगै, हामीले पृथ्वीमा धेरै सफल परियोजनाहरू देखेका छौं जसले घरहरू निर्माण गर्न यो प्रविधि प्रयोग गर्दछ।यसले हामीलाई यो प्रक्रिया निकट वा टाढाको भविष्यमा अन्तरिक्षमा बसोबास गर्न योग्य संरचनाहरू निर्माण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ कि भनेर सोच्न बाध्य बनाउँछ।अन्तरिक्षमा बस्न हाल अवास्तविक भए तापनि, घरहरू निर्माण गर्नु, विशेष गरी चन्द्रमामा, अन्तरिक्ष अभियानहरू कार्यान्वयन गर्न अन्तरिक्ष यात्रीहरूका लागि लाभदायक हुन सक्छ।युरोपेली अन्तरिक्ष एजेन्सी (ESA) को लक्ष्य चन्द्रमा रेगोलिथ प्रयोग गरेर चन्द्रमामा गुम्बजहरू निर्माण गर्नु हो, जुन अन्तरिक्ष यात्रीहरूलाई विकिरणबाट बचाउन पर्खाल वा इट्टाहरू निर्माण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।ESA बाट Advenit Makaya को अनुसार, चन्द्र रेगोलिथ लगभग 60% धातु र 40% अक्सिजन मिलेर बनेको छ र अन्तरिक्ष यात्री बाँच्नका लागि एक आवश्यक सामग्री हो किनभने यदि यो सामग्रीबाट निकालियो भने यसले अक्सिजनको अन्तहीन स्रोत प्रदान गर्न सक्छ।
नासाले चन्द्रमाको सतहमा संरचना निर्माण गर्नको लागि थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रणाली विकास गर्नका लागि ICON लाई $५७.२ मिलियन अनुदान दिएको छ र कम्पनीसँग मार्स ड्युन अल्फा बासस्थान सिर्जना गर्न पनि सहकार्य गरिरहेको छ।लक्ष्य भनेको मंगल ग्रहमा बस्ने अवस्थाको परीक्षण गर्ने स्वयंसेवकहरूलाई रातो ग्रहको अवस्था अनुकरण गर्दै एक वर्षको लागि बासस्थानमा बस्ने हो।यी प्रयासहरूले चन्द्रमा र मंगल ग्रहमा प्रत्यक्ष रूपमा थ्रीडी प्रिन्टेड संरचनाहरू निर्माण गर्न महत्त्वपूर्ण कदमहरू प्रतिनिधित्व गर्दछ, जसले अन्ततः मानव अन्तरिक्ष उपनिवेशको लागि मार्ग प्रशस्त गर्न सक्छ।
टाढाको भविष्यमा, यी घरहरूले जीवनलाई अन्तरिक्षमा बाँच्न सक्षम बनाउन सक्छन्।
पोस्ट समय: जुन-14-2023