1, дизайнерска идея, която преодолява ограниченията на конвенционалното производство
Металният 3D печат позволява на дизайнерите да произвеждат сложни геометрични елементи с нечувани преди това степени на свобода. Докато 3D печатът добавя материали слой по слой, теоретично позволявайки всякаква форма на обект, стига да може да бъде дефинирана в компютърен модел, традиционното субтрактивно производство, включително рязане, е ограничено от траектории на инструмента и отстраняване на материал. По-специално за компонентите на космическите кораби тази функция е особено важна, тъй като космическите кораби понякога се нуждаят от интегриране на много сложни функционални компоненти, включително леки конструкции, прецизни топлообменници, сложни канали за течности и т.н., които са предизвикателни или скъпи при конвенционалното производство.
Дизайнерите могат свободно да максимизират структурата на компонентите, използвайки метален 3D печат, за да получат най-добра механична производителност, ефективност на термичното управление или спестяване на тегло. Например, техниките за топологична оптимизация позволяват драстично да се намали консумацията на материал за компоненти, като същевременно се задоволят критериите за якост, което позволява да се подобри полезният товар, както и икономията на гориво на космическите кораби.
2, Избор на материал: разширете обхвата на приложение
Богатият избор от материали за части на космически кораби, станал възможен благодарение на технологията за 3D печат на метали, включва титанови сплави, високотемпературни сплави, неръждаема стомана и алуминиеви сплави, наред с други неща. Поради своята голяма здравина, устойчивост на корозия, стабилност при висока температура и леко тегло, тези материали намират широко приложение в самолетостроенето.
Особено титановата сплав, с нейната ниска плътност и голяма здравина, се превърна в избран материал за структурни компоненти на космически кораби. Все пак конвенционалното производство на титанови сплави е скъпо и предизвикателно; технологията за 3D печат на метал може значително да премахне тези предизвикателства. Оптимизирането на микроструктурата на частите от титанови сплави може да се постигне чрез точно регулиране на параметрите на печат, като по този начин се подобрява общата им производителност.
Освен това, металният 3D печат позволява използването на функционално градирани материали или композитни материали, които могат да имат различни физически характеристики, включително твърдост, плътност или топлопроводимост в различни области, което е от съществено значение за задоволяване на критериите за ефективност на частите на космическия кораб в екстремни условия.
3, Оптимизирането на процеса означава повишаване на качеството и ефективността на производството.
Постигането на ефективно и висококачествено производство на детайли по поръчка зависи от оптимизацията на процеса на метален 3D печат. Това обхваща точна промяна на параметрите на печат (като лазерна мощност, скорост на сканиране, дебелина на слоя и т.н.), обработка и рециклиране на прахообразни материали и подобряване на операциите за последваща обработка, включително термична обработка, повърхностна обработка и т.н.).
Постоянното оптимизиране на параметрите за печат помага значително да се намали появата на дефекти (като пори, пукнатини и т.н.), като по този начин се подобряват плътността и механичните качества на частите. Характеристиките на конструкцията слой по слой на металния 3D печат също позволяват сензори, функционални компоненти и т.н. да бъдат вградени по време на процеса на печат, така че да се постигне интегриран дизайн и производство на части, така че да се намалят стъпките на сглобяване и така да се подобри надеждността и ефективността на цялата система .
4, Практическо приложение: стъпката от масово производство до прототип
От производството на прототипи до масовото производство, използването на технологията за 3D печат на метали в производството на части за космически кораби прогресивно се разшири. За да произвеждат важни компоненти, включително части на двигателя, резервоари за съхранение на гориво и системи за термична защита, например, космическите агенции като NASA и ESA са възприели технологията за 3D печат. Тези компоненти не само имат по-добра производителност, но и значително намаляват производствените цикли и разходите.
Освен това предлагането на възможности за ремонт в орбита и подобрения на космическите кораби е металният 3D печат. Астронавтите могат незабавно да създават или заменят счупени части в орбита, като носят 3D принтери и необходимите суровини, като по този начин значително увеличават гъвкавостта и способността за устойчива работа на космическите кораби.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminium-high-performance-radiator-by-3d.html