1, ιδέα σχεδίασης που ξεπερνά τους περιορισμούς της συμβατικής κατασκευής
Η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση επιτρέπει στους σχεδιαστές να παράγουν περίπλοκα γεωμετρικά στοιχεία με πρωτόγνωρους βαθμούς ελευθερίας. Ενώ η τρισδιάστατη εκτύπωση προσθέτει υλικά στρώμα-στρώμα, επιτρέποντας θεωρητικά οποιοδήποτε σχήμα αντικειμένου, εφόσον μπορεί να οριστεί σε ένα μοντέλο υπολογιστή, η παραδοσιακή αφαιρετική κατασκευή, συμπεριλαμβανομένης της κοπής, περιορίζεται από τις διαδρομές εργαλείων και την αφαίρεση υλικού. Ειδικά για τα εξαρτήματα του διαστημικού σκάφους, αυτή η λειτουργία είναι ιδιαίτερα κρίσιμη, καθώς τα διαστημόπλοια χρειάζονται μερικές φορές την ενσωμάτωση εξαιρετικά εξελιγμένων λειτουργικών εξαρτημάτων, συμπεριλαμβανομένων ελαφρών δομών, εναλλάκτη θερμότητας ακριβείας, πολύπλοκων καναλιών ρευστού κ.λπ., τα οποία είναι προκλητικά ή ακριβά στη συμβατική κατασκευή.
Οι σχεδιαστές μπορούν ελεύθερα να μεγιστοποιήσουν τη δομή των εξαρτημάτων χρησιμοποιώντας μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση για να έχουν βέλτιστη μηχανική απόδοση, αποτελεσματικότητα διαχείρισης θερμότητας ή εξοικονόμηση βάρους. Για παράδειγμα, οι τεχνικές τοπολογικής βελτιστοποίησης επιτρέπουν σε κάποιον να μειώσει δραστικά την κατανάλωση υλικού εξαρτημάτων, ενώ ικανοποιεί κριτήρια αντοχής, επιτρέποντας επομένως τη βελτίωση του ωφέλιμου φορτίου καθώς και την οικονομία καυσίμου του διαστημικού σκάφους.
2, Επιλογή υλικού: επεκτείνετε το πεδίο εφαρμογής
Οι πλούσιες επιλογές υλικών για εξαρτήματα διαστημόπλοιου που γίνονται εφικτές με την τεχνολογία μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης περιλαμβάνουν κράματα τιτανίου, κράματα υψηλής θερμοκρασίας, ανοξείδωτο χάλυβα και κράματα αλουμινίου, μεταξύ άλλων. Λόγω της μεγάλης αντοχής, της αντοχής στη διάβρωση, της σταθερότητας σε υψηλές θερμοκρασίες και του μικρού βάρους τους, αυτά τα υλικά βρίσκουν εκτεταμένη χρήση στη βιομηχανία αεροσκαφών.
Ιδιαίτερα το κράμα τιτανίου, με τη χαμηλή πυκνότητα και τη μεγάλη αντοχή του, έχει γίνει το επιλεγμένο υλικό για τα δομικά στοιχεία των διαστημικών σκαφών. Ωστόσο, η παραγωγή συμβατικού κράματος τιτανίου είναι δαπανηρή και προκλητική. Η μεταλλική τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να εξαλείψει σε μεγάλο βαθμό αυτές τις προκλήσεις. Η βελτιστοποίηση της μικροδομής των εξαρτημάτων από κράμα τιτανίου μπορεί να επιτευχθεί ρυθμίζοντας επακριβώς τις παραμέτρους εκτύπωσης, βελτιώνοντας επομένως τη γενική τους απόδοση.
Επιπλέον, η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση επιτρέπει τη χρήση λειτουργικά διαβαθμισμένων υλικών ή σύνθετων υλικών, τα οποία μπορεί να έχουν διάφορα φυσικά χαρακτηριστικά, όπως σκληρότητα, πυκνότητα ή θερμική αγωγιμότητα σε διαφορετικές περιοχές, κάτι που είναι απαραίτητο για την ικανοποίηση των κριτηρίων απόδοσης των εξαρτημάτων του διαστημικού σκάφους σε ακραίο περιβάλλον.
3, Βελτιστοποίηση διαδικασίας σημαίνει αύξηση της ποιότητας και της αποδοτικότητας της παραγωγής.
Η επίτευξη αποτελεσματικής και υψηλής ποιότητας κατασκευής προσαρμοσμένων εξαρτημάτων εξαρτάται από τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας της μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης. Αυτό καλύπτει την ακριβή τροποποίηση των παραμέτρων εκτύπωσης (όπως ισχύς λέιζερ, ταχύτητα σάρωσης, πάχος στρώσης κ.λπ.), επεξεργασία και ανακύκλωση υλικών σε σκόνη και βελτίωση των εργασιών μετά την επεξεργασία, συμπεριλαμβανομένης της θερμικής επεξεργασίας, της επιφανειακής επεξεργασίας κ.λπ.).
Η συνεχής βελτιστοποίηση των παραμέτρων εκτύπωσης συμβάλλει σημαντικά στη μείωση της εμφάνισης ελαττωμάτων (όπως πόροι, ρωγμές κ.λπ.), βελτιώνοντας έτσι την πυκνότητα και τις μηχανικές ιδιότητες των εξαρτημάτων. Το χαρακτηριστικό κατασκευής στρώμα προς στρώμα της μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης επιτρέπει επίσης την ενσωμάτωση αισθητήρων, λειτουργικών στοιχείων κ.λπ. κατά τη διαδικασία εκτύπωσης, επιτυγχάνοντας έτσι ολοκληρωμένο σχεδιασμό και κατασκευή εξαρτημάτων, μειώνοντας έτσι τα βήματα συναρμολόγησης και βελτιώνοντας έτσι την αξιοπιστία και την αποτελεσματικότητα ολόκληρου του συστήματος .
4, Πρακτική εφαρμογή: το βήμα από τη μαζική κατασκευή στο πρωτότυπο
Από την παραγωγή πρωτοτύπων έως τη μαζική παραγωγή, η χρήση της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων στην κατασκευή εξαρτημάτων διαστημόπλοιων έχει επεκταθεί σταδιακά. Για την παραγωγή σημαντικών εξαρτημάτων, συμπεριλαμβανομένων εξαρτημάτων κινητήρα, δεξαμενών αποθήκευσης καυσίμου και συστημάτων θερμικής προστασίας, για παράδειγμα, διαστημικές υπηρεσίες όπως η NASA και η ESA έχουν αγκαλιάσει την τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης. Αυτά τα εξαρτήματα όχι μόνο έχουν καλύτερη απόδοση αλλά και μειώνουν σημαντικά τους κύκλους και τα έξοδα κατασκευής.
Επιπλέον, προσφέροντας ευκαιρίες για επισκευή σε τροχιά και βελτιώσεις διαστημόπλοιων είναι η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση. Οι αστροναύτες μπορούν αμέσως να δημιουργήσουν ή να αντικαταστήσουν σπασμένα μέρη σε τροχιά μεταφέροντας τρισδιάστατους εκτυπωτές και απαιτούμενες πρώτες ύλες, αυξάνοντας έτσι σημαντικά την ευελιξία και την ικανότητα βιώσιμης λειτουργίας του διαστημικού σκάφους.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminium-high-performance-radiator-by-3d.html