Wenn Sie in den letzten Wochen etwas gelernt haben, stört der 3D-Druck nahezu jede Branche auf der ganzen Welt. Der 3D-Druck hat die Art und Weise geändert. wir entwerfen und produzieren Kleidung . Es verändert die Art und Weise, wie Autos hergestellt und ausgeliefert werden, und es hat sogar seinen Weg gefunden in einige unserer Küchen . Sie haben wahrscheinlich auch einen FDM-Drucker auf Ihrem Schreibtisch zu Hause.
Trotzdem hören Spaß und Innovation hier nicht auf. In einer allgemeinen eingehenden Analyse der Markttrends für 3D-Druck im Jahr 2020 bricht 3D Hubs den wachsenden Einfluss der additiven Fertigungsindustrie auf. Die jährliche additive Fertigung wächst um 24% pro Jahr mit dem 3D-Druckmarkt wird voraussichtlich ungefähr getroffen 21 Milliarden US-Dollar Dollar weltweit . As erwähnt In dem Bericht wächst die Nachfrage nach additiver Fertigung rasant, angetrieben von einer expansiven neuen Welle des Unternehmertums und effektiveren 3D-Druckmaterialien, -techniken und -technologien.
Wie Sie sehen, freuen wir uns, dass so viele verschiedene Unternehmen in der Branche die additive Fertigung bevorzugen. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass eine Branche davon profitiert. 3D-Fertigung um Menschen dabei zu helfen, von Land zu Land, zum Mond und darüber hinaus zu reisen. Sie haben es wahrscheinlich erraten, die Luft- und Raumfahrtindustrie.
3D-Druck darüber hinaus
Die Luft- und Raumfahrtindustrie hat davon profitiert 3D-Druck Bereits 1989, als die aufkommende Technologie in den nächsten Jahrzehnten an Fahrt gewann. Der 3D-Druck in der Luft- und Raumfahrtindustrie ist möglicherweise nicht so auffällig oder wird nicht so erwähnt wie der Schuh- oder Automobilbau, aber die durch dieNeue Technologien könnten letztendlich dazu beitragen, dass unsere Spezies neue Planeten besiedeln. Aber wir sind uns selbst voraus.
Wie viele andere Branchen 3D-Druck ist ansprechend, weil es Unternehmen ermöglicht, Ideen schnell zu prototypisieren oder voll funktionsfähige Teile zu einem Bruchteil der Kosten und in weitaus kürzerer Zeit als bei Standardfertigungsmethoden zu erstellen. Durch die Hyperanpassung können Ingenieure Teile nach Bedarf drucken, um sie an jedes potenzielle Design anzupassenKurz gesagt, die Möglichkeit, teure Teile leichter, zuverlässiger und schneller als je zuvor herzustellen, ist eine zu gute Gelegenheit, um in der Luft- und Raumfahrtindustrie auf etwas zu verzichten.
Beitrag zu 16% Von den Gesamteinnahmen von 3D Printing im Jahr 2015 wird die additive Fertigung eingesetzt, um die Produktion von Verkehrsflugzeugen, die Schaffung neuer Raumfahrzeuge und sogar die Produktion von Satelliten zu unterstützen. Heute werden wir einige der aufregendsten Möglichkeiten der additiven Fertigung untersuchenAuswirkungen auf die Luft- und Raumfahrtindustrie.
Wir könnten 3D-gedruckte Raketen haben, die Menschen zum Mars bringen.
Wenn Sie einen FDM-3D-Drucker besitzen, haben Sie wahrscheinlich unzählige Stunden damit verbracht, verschiedene Objekte, möglicherweise sogar einige Hinterhofraketen, in 3D zu drucken. Ihr Standard-FDM-Drucker verwendet ein thermoplastisches Material, das beim Kontakt mit der Druckerdüse geschmolzen wird und sofort abkühltWas Sie jedoch möglicherweise nicht wissen, ist, dass Sie verschiedene Materialien, einschließlich Metall, drucken können. Die additive Herstellung von Metallen ist eine Technologie, die im Laufe der Jahre enorm gereift ist. Die Herstellung teurer metallischer Komponenten und Baugruppen ist sehr hochattraktiv für Weltraumprogramme bei der NASA und privaten Organisationen wie SpaceX oder Virgin Orbit.
Tatsächlich haben die NASA und Virgin Orbit bereits damit begonnen, eine 3D-gedruckte Raketenbrennkammer zu testen. Für die Uneingeweihten nutzt Virgin Orbit seine Ressourcen, um Raketen zu starten, die normalerweise kleine Satelliten in den Weltraum befördern. Vor kurzem hat Virgin Orbit die Experten der NASA fürdas Ziel der Schaffung von a 3D gedruckt Brennkammer, „Kombination mehrerer Materialien und Nutzung modernster Herstellungsverfahren.“ Wenn Sie es nicht wissen, gilt eine Brennkammer umso mehr als das Herz eines Raketentriebwerks. Kraftstoff und eine Sauerstoffquelle werden als Oxidationsmittel bezeichnetwerden in der Kammer gemischt und explodiert.
Verwendung einer additiven Kupferlegierung, bekannt als GRCop-84 , erstellt von Marshall und Glenn im Jahr 2014 sowie Virgin Hybits hybride Additiv- / Subtraktionsmaschine zum Aufbringen eines zweiten Bimetall-Superlegierungsmantels. Das kollaborative Team konnte die Brennkammer erfolgreich testen.Druck flüssiger Sauerstoff / Kerosin-Treibmittel. Es war beeindruckend. Die Brennkammer lieferte mehr als 2.000 Pfund Schub erfolgreich in fast zwei Dutzend 60 Sekunden Testbrände .
Paul Gradl, leitender Ingenieur der NASA drückte seine Begeisterung für das Projekt aus und erklärte: "Traditionell dauert die Herstellung, Prüfung und Lieferung einer herkömmlichen Brennkammer viele Monate. Wir können diese Zeit erheblich verkürzen."
"Additive Fertigung ist darauf ausgerichtet, traditionelle Prozesse zu erweitern und zu verbessern. Sie bietet neue Design- und Leistungsmöglichkeiten und ergibt eine äußerst langlebige Hardware - und mit dieser Partnerschaft erweitern wir diese Fähigkeit noch weiter."
In nicht allzu ferner Zukunft könnten Motoren, die im Rahmen der additiven Fertigung hergestellt werden, uns zum Mars und weiter bringen.
Kommerzielle Flugzeuge beginnen, 3D-gedruckte Teile zu verwenden.
Keine Sorge. Niemand druckt minderwertige FDM-Teile in 3D und setzt sie in ein Flugzeug, um Geld zu sparen. Dennoch haben industrielle High-End-3D-Teile bereits den Weg in einige kommerzielle Flugzeuge gefunden, und zwar für aguter Grund. Laut EOS kann 3D-Druck verwendet werden, um das Gewicht einiger Flugzeuge so weit wie möglich zu reduzieren. 40-60% und das ist erst der Anfang. Tatsächlich könnte eine einzelne Komponente, die mit 3D-Druck entworfen und hergestellt wurde, den Luftwiderstand verringern. 2,1% was wiederum die Kraftstoffkosten um senkt 5,41% . Airbus hat es zur Kenntnis genommen und sein A350 XWB-Flugzeug mit über ausgestattet 1.000+ 3D-gedruckte Teile.
Noch mehr, genau wie in anderen Bereichen der Luft- und Raumfahrtindustrie, ermöglicht die additive Fertigung Unternehmen wie Boeing und Airbus, die Produktion zu beschleunigen. Eine der größten Herausforderungen in dieser Branche besteht darin, alle erforderlichen Aufträge für Verkehrsflugzeuge mit beidem zu erfüllenUnternehmen mit 5.000-8.000 Flugzeuge werden jährlich zurückgeblieben. Da die Nachfrage in den kommenden Jahren voraussichtlich nur noch zunehmen wird, könnte sich die additive Fertigung als ein Glücksfall erweisen. Es wurde geschätzt, dass Boeing sie bisher eingesetzt hat. 60.000 Teile für seine Flugzeuge .
3D gedruckte Drohnen und Satelliten
Satelliten können kostspielig sein. Wie Sie wahrscheinlich vermutet haben, ist die additive Fertigung hier, um dies zu beheben. Ingenieure der Abteilung Verteidigung und Raumfahrt bei Airbus verwendeten 3D-Druck, um einen Titanrahmen zu erstellen, der Temperaturbereichen von standhält. -170 bis 100 Grad Celsius. Dank der Kraft der additiven Fertigung konnte das Team die Produktionskosten um so viel senken wie 20% , Schaffung eines leichteren und geometrisch optimierten Produkts im Vergleich zu früheren Iterationen des Satelliten.
Unsere Freunde beim Start Stratodyne LLC machen auch Wellen in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Das Midwest-Team verwendet Rapid-Prototyping-Methoden mit seinem Filament, um maßgeschneiderte stratosphärische Satelliten zu erstellen, die in nur wenigen Stunden in unmittelbarer Nähe ihres Zielorts eingesetzt werden können. Die Satelliten könnenbieten alles von der Überwachung von Vermögenswerten bis hin zu wissenschaftlichen Messungen. Diese billigen, nachhaltigen Alternativen zu Satelliten können sogar für Telekommunikation, Fernerkundung oder Geodatenerfassung verwendet werden.
Wie beschrieben von Statodyne Team LLC , "Im Gegensatz zu herkömmlichen Satelliten, für die monatelange Tests, Millionen von Dollar und Wochen erforderlich sind, um eine Umlaufbahn über den gewünschten Ort zu erreichen, können unsere StratoSats in weniger als einem Tag für nur einen winzigen Teil der Kosten bereitgestellt werden."
"Herkömmliche Satelliten werden zu gefährlichem Weltraummüll, nachdem ihre Lebensdauer aufgebraucht ist oder während ihres Starts Hunderte Tonnen Treibhausgase freigesetzt werden. Unsere StratoSats können jedoch wieder auf den Boden zurückgebracht und für neue Missionen neu gestartet werdenökologischer Fußabdruck auf unserem Planeten oder darüber hinaus. "
Schließlich entwickelt Stratodyne LLC derzeit weltraumnahe Drohnen, die Flüge mit längerer Dauer als kostengünstige Alternative zu Satelliten ermöglichen.
3D-Druck macht Reisen in den Weltraum viel einfacher.
Die Planung, was Sie in Ihrem nächsten einwöchigen Urlaub mitbringen sollen, ist stressig. Stellen Sie sich vor, Sie planen die Logistik für eine Reise in unbekanntes Gebiet, in dem die Reise selbst stattfinden würde. 6-8 Monate . Dies ist die aktuelle Realität für jene Organisationen da draußen, die versuchen, uns zum Mars zu bringen. Lassen Sie uns einige Dinge relativieren. NASA, um das Leben der auf der Internationalen Raumstation lebenden Astronauten zu erleichtern, worum es nur geht 400 Kilometer über der Erde muss die ISS jährlich versorgt werden 3175 kg von Ersatzteilen 13.154 kg von Raumfahrt-Hardware-Ersatzteilen und anderen 17.690 Kilo Ersatzteile, die jederzeit einsatzbereit sind.
Die Nähe der Internationalen Raumstation zu unserem Planeten macht dies alles möglich. Dies ist jedoch auf Reisen in den Mond und den Mars nicht praktikabel oder sogar so realistisch. Wenn Sie in der Lage wären, ein großes Raumschiff mit genügend Vorräten zu packen, wäre dies auch möglichDies wäre außerordentlich kostspielig und alles andere als effizient. Hier kann jedoch der 3D-Druck Abhilfe schaffen.
Das In-Space Manufacturing ISM der NASA am Marshall Space Flight Center der NASA untersucht derzeit Möglichkeiten, wie die 3D-Drucktechnologie die Mission im Weltraum buchstäblich entlasten kann. ISM-Partner wie Made in Space haben 3D-Techniken zur Herstellung verschmolzener Filamente entwickeltBei diesem Verfahren wird ein durchgehender Kunststofffaden durch einen erhitzten Extruder und Schicht für Schicht auf eine Schale geführt, um ein dreidimensionales Objekt zu erzeugen. Derzeit wird die effektivste Methode des 3D-Drucks im Weltraum untersucht, mit der Astronauten einfach drucken könnenAlltagswerkzeuge.
In einem Beispiel konnten Forscher von der Erde a senden 3D-Design von einem Schraubenschlüssel für Astronauten auf der ISS. Andere Bereiche der ISM untersuchen derzeit die Möglichkeiten, haltbarere Materialien im Weltraum zu drucken. Das Endziel? Stellen Sie sich vor, Sie könnten ein funktionierendes 3D-gedrucktes Teil vollständig drucken, ohne sich darauf verlassen zu müssenMenschen zurück auf der Erde, um das Teil zu erstellen und es Ihnen zu senden, während Sie Hunderttausende von Meilen entfernt warten.
"Letztendlich ist ISM für zukünftige Explorationsmissionen von entscheidender Bedeutung, und das Testen dieser Fertigungssysteme auf der Raumstation ebnet den Weg, um diese Missionen unabhängiger von der Erde zu machen. Mit den vielen kommerziellen Partnern des Projekts ist es auch ein wichtiger Aspekt vonDie Kommerzialisierungsinitiativen der NASA im erdnahen Orbit. Ganz zu schweigen davon, dass der gesamte Platz frei wird, der zuvor für die Lagerung von Ersatzteilen genutzt wurde. sagt NASA
Schließlich wie in erwähnt unser vorheriger Artikel Forscher suchen derzeit nach Möglichkeiten, drei Lebensmittel im Weltraum zu drucken. Weltraumlebensmittel sind immer die köstlichste Art zu essen. Bei der gegenwärtigen Innovationsrate in der 3D-Druckindustrie können Astronauten möglicherweise bald nicht nur eine große Druckfläche druckenVielzahl von Lebensmitteln, aber Gerichten, die auf die aktuellen biologischen Bedürfnisse des Einzelnen zugeschnitten sind.
In die Zukunft
Die additive Fertigung in der Luft- und Raumfahrtindustrie ist aufregend. Sie verändert alle Facetten der Branche von der Art und Weise, wie wichtige Komponenten prototypisiert werden, bis zur Gesamtproduktion voll funktionsfähiger Teile. Die additive Fertigung trägt auch dazu bei, die Produktion viel schneller und zuverlässiger zu gestalten und gleichzeitig die Produktionskosten zu senken.
Die Mitarbeiter von Weltraumagenturen auf der ganzen Welt sind begeistert von allen Möglichkeiten, wie die 3D-Drucktechnologie auf die Zukunft der Raumfahrt angewendet werden kann. In nicht allzu ferner Zukunft könnte der 3D-Druck eine wichtige Rolle beim Aufbau langfristiger Kolonien spielenauf dem Mars. Durch die Kombination von KI und Robotik könnte die additive Fertigung eine entscheidende Rolle bei der Schaffung langfristiger Zivilisationen spielen.