Ракеты, надрукаваныя на 3D-друку, выбухаюць

Калі гэтым летам запуск Terran1 з мыса Канаверал будзе паспяховым, Прастора адноснасці стане першай аэракасмічнай вытворчай кампаніяй, якая адправіць у космас ракету, надрукаваную цалкам на 3D. Неўзабаве пасля гэтага патэлефанаваў каліфарнійскі стартап Пускавая ўстаноўка разгорне сваю спадарожнікавую платформу Orbiter з ракетнымі рухавікамі, надрукаванымі на 3D, пасля таго, як SpaceX адправіцца ў космас.

Цяжка пераацаніць уплыў 3D-друку, які таксама называюць адытыўнай вытворчасцю, на касмічную прамысловасць. Ніякая іншая тэхналогія не дазволіла такой колькасці кампаній увайсці ў гэтую галіну і пастаўляць транспартныя сродкі, рухавікі і ракеты ў такі кароткі час з такімі нізкімі выдаткамі. І цяпер колькасць пачаткоўцаў вытворцаў ракет хутка ўзрасце, бо ўсё больш даступныя ў продажы 3D-прынтары спраўляюцца з задачай вытворчасці кампанентаў, годных для касмічнага выкарыстання.

Напрыклад, брытанская аэракасмічная кампанія Орбекс спадзяецца, што яго 3D-друкаваныя ракеты, зробленыя з дапамогай найноўшага металічнага 3D-прынтара ад нямецкага вытворцы EOS, вылецяць з Шатландыі да канца года. А ў ЗША малады вытворца ракетных рухавікоў Урса маёр зараз прымае заказы на новы рухавік Arroway, прызначаны для замены недаступных цяпер рухавікоў расійскай вытворчасці. Ён таксама надрукаваны ў 3D на даступных металічных 3D-прынтарах.

«Я не думаю, што наша кампанія існавала б без 3D-друку», — кажа Джэйк Боўлз, дырэктар па перадавой вытворчасці і матэрыялах у Вялікай Мядзведзіцы, які прапрацаваў пяць гадоў у SpaceX. «Наша развіццё было моцна звязана з існаваннем і сталасцю 3D-друку».

Вялікая Мядзведзіца намерылася вывесці рухавік на рынак значна больш хуткімі тэмпамі, чым гэта рабілася раней, за некалькі месяцаў, а не за гады, што было магчыма толькі шляхам стварэння прататыпаў і вытворчасці з дапамогай 3D-прынтараў, кажа Боўлз.

У той час як Relativity Space і іншыя распрацавалі запатэнтаваную тэхналогію 3D-друку для сваіх ракет, Боўлз кажа, што выкарыстанне новых камерцыйных 3D-прынтараў дазволіла Вялікай Мядзведзіцы трымаць пад кантролем выдаткі і хутка ўдасканальваць праекты, не спатыкаючыся з ранняй распрацоўкай тэхналогій, неабходных для дамарослых 3D-прынтараў. .

«Наша каманда пастаянна ацэньвае новыя кампаніі, якія выпускаюць 3D-прынтары, якія выпускаюць інавацыі, таму што існуе вялікая канкурэнцыя за долю рынку аэракасмічнай прамысловасці і касмічных запускаў», — кажа Боўлз. Па дадзеных Strategic Market Research, аб'ём сусветнага рынку аэракасмічнай 3D-друку да 9.27 года дасягне 2030 мільярда долараў.

Кампаніі імкнуцца прапанаваць самыя магутныя, гнуткія і танныя варыянты для такіх кампаній, як AmazonAMZN
, якія збіраюцца вывесці спадарожнікі на арбіту для забеспячэння глабальнай шырокапалоснай сувязі, здымкі здымкаў актыўнасці на Зямлі ў высокай раздзяляльнасці і нават стварэння прыватных гасцініц на касмічных станцыях для вельмі багатых людзей.

3D-друк падштурхоўвае гонку камерцыялізацыі космасу

З адытыўнай вытворчай тэхналогіяй, якая зніжае выдаткі на запускі на цэлых 95% у параўнанні з праграмай касмічных шатлаў NASA, дзверы адкрыты для большага колькасці паслуг з арбіты, што выклікае жорсткую канкурэнцыю сярод вытворцаў ракет. Слоган кампаніі Launcher гучыць як рэклама Walmart: «У любым месцы космасу па найменшай цане».

Скарачэнне мільёнаў ад выдаткаў на разгортванне спадарожнікаў нядаўна атрымала фінансаванне Launcher ад Касмічных сіл ЗША для далейшай распрацоўкі высокапрадукцыйнага вадкаснага ракетнага рухавіка E-2, надрукаванага на 3D-друку, для ракеты-носьбіта Launcher Light, палёт якой запланаваны на 2024 год. Касмічныя сілы ЗША сказаў: «Вадкасны ракетны рухавік E-2 Launcher можа значна знізіць цану дастаўкі малых спадарожнікаў на арбіту на спецыяльных малых ракетах-носьбітах, што з'яўляецца ключавой магчымасцю і прыярытэтам для касмічных сіл».

Каб скараціць выдаткі і паскорыць вытворчасць, Launcher таксама выкарыстоўвае 3D-прынтары EOS, а таксама каліфарнійскі Velo3D.

«Дэталі турбапомпы ракетных рухавікоў звычайна патрабуюць адліўкі, коўкі і зваркі», — кажа Макс Хаот, заснавальнік і генеральны дырэктар кампаніі Launcher. «Інструменты, неабходныя для гэтых працэсаў, павялічваюць кошт распрацоўкі і памяншаюць гнуткасць паміж ітэрацыямі праектавання. Магчымасць 3D-друку нашага турбонасоса, уключаючы крыльчаткі, якія верцяцца з Inconel, дзякуючы тэхналогіі нулявых градусаў Velo3D, робіць гэта магчымым пры меншых выдатках і большай колькасці інавацый за кошт ітэрацыі паміж кожным прататыпам».

Пры традыцыйных метадах вытворчасці для аэракасмічнай прамысловасці звычайна можна пачуць пра тэрміны выканання ад дзевяці да 12 месяцаў і велізарныя выдаткі на інструменты для стварэння і выпрабаванняў, штосьці накшталт багатага кіслародам рухавіка згарання з помпай, кажа Эдуарда Рондан, старшы кіраўнік рухавіка аналітык Ursa Major, яшчэ адзін ветэран SpaceX. «Адытыўная вытворчасць дазваляе нам размясціць новы дызайн на выпрабавальным стэндзе, прыняць рашэнне аб унясенні змяненняў, папрацаваць над альтэрнатыўнай архітэктурай, надрукаваць гэта і атрымаць на стэндзе праз некалькі тыдняў».

Orbex 3D друкуе свае ракеты на тым жа тыпе прынтара, што і Launcher АМКМ М4К-4 металічная платформа друку ад EOS, якая выйшла ў 2021 годзе. Кампанія таксама выкарыстала металічныя 3D-прынтары ад нямецкай кампаніі SLM Solutions.

3D-друк не толькі для стартапаў

3D-друк мае доўгую гісторыю ў космасе з таго часу, як SpaceX прадставіла свой 3D-друкаваны ракетны рухавік SuperDraco ў 2013 годзе.

Аэракасмічны гігант Aerojet RocketdyneAJRD
у 2017 годзе перапрацаваў сямейства ракетных рухавікоў Bantam, у поўнай меры выкарыстаўшы магчымасці адытыўнай вытворчасці, якія скарачаюць агульны час распрацоўкі і вырабу з больш чым года да некалькіх месяцаў, адначасова зніжаючы кошт прыкладна на 65% у параўнанні са звычайнымі метадамі вытворчасці.

«Гэтыя рухавікі, якія звычайна складаюцца з больш чым 100 дэталяў, складаюцца толькі з трох асноўных кампанентаў, вырабленых з дапамогай прысадак: вузла фарсунак, камеры згарання і маналітнага гарлавіны і секцыі сопла», — кажуць у кампаніі.

Кампанія Rocket Lab, яшчэ адзін піянер у камерцыйных запусках спадарожнікаў, упершыню запусціла свой лёгкі надрукаваны на 3D-прынтары ракетны рухавік Rutherford у 2017 годзе. Яго камера згарання, фарсункі, помпы і асноўныя клапаны паліва — усе надрукаваныя на 3D-друку і ўжо выкарыстоўвалі 27 запускаў, у тым ліку і на гэтым тыдні.

У аўторак, Ракетная лабараторыя Рухавік Рэзерфарда прывёў у рух ракету кампаніі Electron з Новай Зеландыі з карыснай нагрузкай NASA, якая накіроўвалася на Месяц.

Нягледзячы на ​​​​тое, што NASA і вопытныя ветэраны запуску на працягу многіх гадоў правяралі, правяралі і ўключалі адытыўнае выраб у свае праграмы, сённяшняя камерцыйная тэхналогія 3D-друку і сучасныя матэрыялы з металічных сплаваў настолькі хутка развіліся, што такія кампаніі, як Launcher, Ursa Major і Orbex, могуць атрымаць ад прататыпа да запуску за меншы час за меншыя грошы.

«Мы пачалі з першага дня, распрацоўваючы тэхналогію 3D-друку і карыстаючыся магчымасцямі, якія яна прапануе», — кажа Баўэлз. «Гэта дазволіла нам стварыць унутранае ноў-хаў аб тым, як аптымізаваць праекты для 3D-друку, якія мы можам прымяніць да новых рухавікоў, якія нам трэба распрацаваць і прадаць, каб задаволіць попыт на рынку. І калі мы ўжо ведаем, як гэта зрабіць, мы можам хутчэй выйсці на рынак».