3D-prinditud raketid hakkavad plahvatama

Kui selle suve Terran1 start Canaverali neemelt õnnestub, Relatiivsusteooria on esimene kosmosetööstuse ettevõte, mis saadab kosmosesse täielikult 3D-prinditud raketi. Varsti pärast seda helistas California idufirma Launcher võtab pärast SpaceXilt kosmosesse tõuke saamist kasutusele oma 3D-prinditud raketimootoritel töötava Orbiteri satelliidiplatvormi.

3D-printimise (mida nimetatakse ka lisaainete tootmiseks) mõju kosmosetööstusele on raske üle hinnata. Ükski teine ​​tehnoloogia pole võimaldanud nii paljudel ettevõtetel sellesse tööstusesse siseneda ja nii lühikese aja jooksul nii madalate kuludega sõidukeid, mootoreid ja rakette tarnida. Ja nüüd on alustavate raketitootjate arv tõusmas, kuna rohkem kaubanduslikult saadaolevaid 3D-printereid osutuvad kosmosekõlblike komponentide väljatöötamiseks sobivaks.

Näiteks Ühendkuningriigis asuv lennundusettevõte Orbex loodab, et selle 3D-prinditud raketid, mis on valmistatud Saksa tootja EOS-i uusima metallist 3D-printeriga, lendavad Šotimaalt aasta lõpuks. Ja USA-s noor raketimootorite valmistaja Ursa major võtab nüüd tellimusi oma uuele Arroway tõukemootorile, mis on mõeldud praegu kättesaamatud Venemaal toodetud jõuallikate väljatõrjumiseks. Seda prinditakse ka 3D-ks, kasutades saadaolevaid metallist 3D-printereid.

"Ma ei usu, et meie ettevõte eksisteeriks ilma 3D-printimiseta," ütleb Ursa Majori täiustatud tootmise ja materjalide direktor Jake Bowles, kes veetis viis aastat SpaceX-is. "Meie areng oli tugevalt seotud 3D-printimise olemasolu ja küpsusega."

Ursa Major kavatses mootori turule tuua palju kiiremini kui varem, kuude, mitte aastate jooksul, mis oli võimalik ainult prototüüpide loomise ja 3D-printeritega tootmisega, ütleb Bowles.

Kui Relativity Space ja teised on oma rakettide jaoks välja töötanud patenteeritud 3D-printimise tehnoloogia, siis Bowles ütleb, et uute kaubanduslike 3D-printerite kasutamine võimaldas Ursa Majoril kulusid kontrolli all hoida ja kujundusi kiiresti itereerida, ilma et oleks pidanud komistama koduste 3D-printerite jaoks vajalikku varast tehnoloogiaarendust. .

"Meie meeskond hindab pidevalt uusi 3D-printerite ettevõtteid, mis tulevad välja uuendustega, sest seal on tihe konkurents lennuki- ja kosmosekäivitusturu osas," ütleb Bowles. Strateegilise turu-uuringu andmetel ulatub globaalne kosmosetööstuse 3D-printimise turu suurus 9.27. aastaks 2030 miljardi dollarini.

Ettevõtted võistlevad, et pakkuda ettevõtetele, näiteks Amazonile, kõige võimsamaid, paindlikumaid ja odavamaid võimalusiAMZN
, mis soovivad viia satelliite orbiidile, et pakkuda ülemaailmset lairibaühendust, jäädvustada kõrge eraldusvõimega pilte maapealsest tegevusest ja isegi rajada erakosmosejaamahotelle ülirikastele.

3D-printimine kiirendab kosmose turustamise võidujooksu

Tänu lisatootmistehnoloogiale, mis vähendab stardikulusid NASA kosmosesüstiku programmiga võrreldes 95%, on uks avatud rohkemate teenuste jaoks, mis tulenevad orbiidil raketitootjate tihedast konkurentsist. Launcheri ettevõtte loosung kõlab nagu Walmarti reklaam: "Kõikjal kosmoses madalaima hinnaga."

Satelliitide kasutuselevõtu kulude miljoneid mahamaksmiseks kogus USA kosmosejõud hiljuti raha Launcherilt, et arendada edasi oma E-2 3D-prinditud suure jõudlusega vedelrakettmootorit kanderaketti Launcher Light jaoks, mis peaks lendama 2024. aastal. USA kosmosejõud. "Launcheri E-2 vedelrakettmootoril on potentsiaal märkimisväärselt alandada väikeste satelliitide orbiidile toimetamise hinda spetsiaalsetel väikestel kanderakettidel, mis on kosmosejõudude võtmevõime ja prioriteet."

Kulude vähendamiseks ja tootmise kiirendamiseks kasutab Launcher ka EOS-i ja Californias asuva Velo3D 3D-printereid.

"Raketimootori turbopumba osad nõuavad tavaliselt valamist, sepistamist ja keevitamist," ütleb Launcheri asutaja ja tegevjuht Max Haot. "Nende protsesside jaoks vajalikud tööriistad suurendavad arenduskulusid ja vähendavad projekteerimise iteratsioonide vahelist paindlikkust. Võimalus 3D-printida meie turbopumpa, sealhulgas pöörlevaid Inconeli kattega tiivikuid, tänu Velo3D nullkraadi tehnoloogiale, võimaldab seda nüüd väiksemate kuludega ja suurema innovatsiooniga iga prototüübi iteratsiooni kaudu.

Lennunduses kasutatavate traditsiooniliste tootmismeetodite puhul on tavaline kuulda üheksa- kuni 12-kuulist teostusaega ja tohutuid kulutusi tööriistade ehitamiseks ja katsetamiseks, näiteks pumbatoitega hapnikurikka astmelise sisepõlemismootori puhul, ütleb Eduardo Rondon, tõukejõu vanem. Ursa Majori analüütik, teine ​​SpaceX-i veteran. „Lisandite tootmine võimaldab meil panna katsestendile uue kujunduse, otsustada teha muudatusi, töötada alternatiivse arhitektuuri kallal, printida see välja ja viia see stendile nädalatega.

Orbex 3D prindib oma raketid sama tüüpi printeriga nagu Launcher AMCM M4K-4 metallitrüki platvorm firmalt EOS, mis tuli välja aastal 2021. Ettevõte on kasutanud ka Saksa firma SLM Solutions metallist 3D-printereid.

3D-printimine mitte ainult alustavatele ettevõtetele

3D-printimisel on kosmoses pikk ajalugu alates sellest, kui SpaceX 3. aastal oma 2013D-prinditud SuperDraco raketimootori avalikustas.

Kosmosehiiglane Aerojet RocketdyneAJRD
2017. aastal ümber kujundatud Bantam rakettmootorite perekond kasutab täiel määral ära lisatootmisvõimalusi, mis vähendavad kogu projekteerimis- ja tootmisaega enam kui aastalt paarile kuule, alandades samal ajal kulusid umbes 65% võrreldes tavapäraste tootmismeetoditega.

"Need mootorid, mis tavaliselt koosneksid üle 100 osast, on ehitatud ainult kolmest lisandiga valmistatud põhikomponendist: pihustikomplekt, põlemiskamber ning monoliitne kõri ja düüside sektsioon," ütleb ettevõte.

Rocket Lab, teine ​​kommertssatelliitide startide teerajaja, käivitas esmakordselt oma kerge 3D-prinditud rakettmootori Rutherfordi 2017. aastal. Selle põlemiskamber, pihustid, pumbad ja peamised raketikütuse ventiilid on kõik 3D-prinditud ja on juba käivitanud 27 stardi. sealhulgas sel nädalal.

Teisipäeval, Rocket Lab's Rutherfordi mootor andis jõuallikaks Uus-Meremaalt pärit ettevõtte Electron raketti NASA kasuliku koormaga Kuule.

Hoolimata asjaolust, et NASA ja kogenud stardiveteranid on aastaid katsetanud, valideerinud ja lisanud oma programmidesse lisandite tootmist, on tänapäevane kaubanduslik 3D-printimise tehnoloogia ja täiustatud metallisulamimaterjalid nii kiiresti küpsenud, et sellised ettevõtted nagu Launcher, Ursa Major ja Orbex saavad prototüübist lansseerimiseni vähema ajaga ja väiksema raha eest.

"Alustasime esimesest päevast 3D-printimise kujundamisega ja selle pakutavate võimaluste ärakasutamisega," ütleb Bowels. „See on võimaldanud meil luua sisemist oskusteavet 3D-printimise disainilahenduste optimeerimise kohta, mida saame seejärel rakendada uutele mootoritele, mida peame turunõudluse rahuldamiseks välja töötama ja müüma. Ja juba teades, kuidas seda teha, jõuame kiiremini turule.