سازه ها

مقدمه

چاپ سه بعدی برای مدت طولانی به عنوان یک فرصت جذاب در ساخت و پردازش فلزات در اکتشافات فضا در نظر گرفته شده است. توانایی ساخت قطعات و اجزای مختلف فضاپیما و پشتیبانی پرواز مستقیماً در ایستگاه‌های فضایی می‌تواند نیاز به قرار دادن در مدار و ذخیره تعداد قابل توجهی از پروفیل و قطعات یدکی را که برای زندگی فضانوردان و خود فضاپیما حیاتی است، برطرف کند. ناسا تخمین می زند که آنها هرگز از بیش از 95? از این قطعات یدکی استفاده نکرده اند، اما به دلیل نیاز حیاتی خود در صورت بروز حوادث، نمی توانند انبار اضطراری را حذف کنند (مرجع 1).

 

این مشکل برای مأموریت‌های بلندمدت برنامه‌ریزی‌شده به ماه و مریخ، زمانی که حتی امکان تئوری تحویل سریع اجزای ضروری از زمین وجود ندارد، حتی حیاتی‌تر است (مراجعه 2، 3). در نتیجه، نیاز به ارسال قطعات یدکی حیاتی به طور قابل توجهی بار واقعی احتمالی فضاپیما را کاهش می‌دهد و ذخیره آن‌ها فضای بالقوه با ارزش زیادی را در هواپیما اشغال می‌کند.

 

هیچ‌کس نمی‌تواند ساخت آینده‌نگر پایگاه‌های ماه و مریخ و توسعه عمیق روده‌های این سیارات را بدون چاپ سه‌بعدی تصور کند - از ساخت مکان‌های مسکونی و صنعتی تا ساخت زیرساخت‌ها و تجهیزات برای اهداف مختلف. از این گذشته، بسیاری از عناصر ساختاری و مجموعه‌های مهم را نمی‌توان به ماه یا مریخ رساند، حتی آن‌ها را جدا کرد.

 

پرینت سه بعدی فلزی عاملی حیاتی در حل این مشکلات است. فلزات همچنان مواد اولیه ساختاری هستند - هم در فضاپیماها و هم در اکثر تجهیزات صنعتی به طور کلی - به دلیل مجموعه بهینه از مهمترین ویژگی های عملکردی، مانند استحکام خاص (از جمله عملکرد در دمای بسیار پایین و بالا)، انعطاف پذیری تکنولوژیکی ( حساسیت به تغییر شکل سرد و گرم)، جوش‌پذیری، قابلیت نگهداری و غیره. این ویژگی‌ها در شرایط آب و هوایی دشوار در ماه و مریخ - با نوسانات دمایی گسترده، طوفان‌ها (از جمله طوفان‌های گرد و غبار) و فعالیت لرزه‌ای بالا، از اهمیت بیشتری برخوردار هستند. ، 7، 8). همچنین، فلزات به دلیل بهترین دوام برای عملیات در چنین شرایطی، در میان سایر مواد صنعتی شناخته شده، ماده اولیه برای استخراج برنامه ریزی شده مواد معدنی از زیر خاک، متشکل از سنگ های سخت خواهند بود (Ref 4, 5).

 

با این حال، اجرای فرآیندهای چاپ سه بعدی فلزات در فضا با بسیاری از مشکلات فنی و مهندسی همراه است. بالغ ترین فرآیندهای پرینت سه بعدی فلزی مانند همجوشی بستر پودری (PBF)، پودر DED و اسپری سرد عملاً به دلیل گرانش صفر یا کم در فضا قابل استفاده نیستند. تلاش‌های متعددی برای یافتن راه‌حل‌های مهندسی انجام شده است که فرآیندهای PBF را در گرانش صفر با استفاده از فشار گاز برای جایگزینی گرانش برای نگه داشتن پودر در لایه بالایی برای ذوب / تف جوشی انتخابی قادر می‌سازد (مرجع 9، 10). اما این روش ها به سخت افزار بسیار پیچیده ای نیاز دارند و برای کارکردن، گاز زیادی مصرف می کنند. علاوه بر این، این روش ها به پس پردازش قابل توجهی برای ارائه خواص فلزی قابل قبول نیاز دارند که تنها با تجهیزات سنگین اضافی امکان پذیر است. دست زدن به پودرها نیز یک مسئله کاملاً پیچیده و اغلب خطرناک است.

https://profile.hatena.ne.jp/ahanmellat/profile