Mai ke kenekulia 20, ua hoihoi ka lāhui kanaka i ka ʻimi ʻana i ka lewa a me ka hoʻomaopopo ʻana i nā mea e waiho ana ma ʻō aku o ka Honua. ʻO nā hui nui e like me NASA lāua ʻo ESA ke alakaʻi nei i ka ʻimi ʻana i ka lewa, a ʻo kekahi mea pāʻani koʻikoʻi i kēia lanakila ʻana, ʻo ia ka paʻi 3D. Me ka hiki ke hana koke i nā ʻāpana paʻakikī ma ke kumu kūʻai haʻahaʻa, ke lilo nei kēia ʻenehana hoʻolālā i mea kaulana i nā ʻoihana. Hoʻolilo ia i ka hana ʻana o nā noi he nui, e like me nā satelite, nā lole lewa, a me nā ʻāpana rocket. ʻO ka ʻoiaʻiʻo, e like me SmarTech, manaʻo ʻia ka waiwai mākeke o ka hana hoʻohui ʻoihana lewa pilikino e hiki i ka €2.1 biliona ma ka makahiki 2026. Hāpai kēia i ka nīnau: Pehea e hiki ai i ka paʻi 3D ke kōkua i nā kānaka e holomua i ka lewa?
I ka wā mua, ua hoʻohana nui ʻia ka paʻi 3D no ka hana prototyping wikiwiki i nā ʻoihana lapaʻau, kaʻa, a me ka aerospace. Eia nō naʻe, i ka lilo ʻana o ka ʻenehana i mea laha nui, ke hoʻohana nui ʻia nei no nā ʻāpana hope loa. ʻO ka ʻenehana hana hoʻohui metala, ʻo L-PBF hoʻi, ua ʻae i ka hana ʻana o nā ʻano metala like ʻole me nā ʻano a me ke kūpaʻa kūpono no nā kūlana ākea koʻikoʻi. Hoʻohana ʻia nā ʻenehana paʻi 3D ʻē aʻe, e like me DED, binder jetting, a me ke kaʻina hana extrusion, i ka hana ʻana i nā ʻāpana aerospace. I nā makahiki i hala iho nei, ua puka mai nā hiʻohiʻona ʻoihana hou, me nā hui e like me Made in Space a me Relativity Space e hoʻohana ana i ka ʻenehana paʻi 3D e hoʻolālā i nā ʻāpana aerospace.
Ke hoʻomohala nei ʻo Relativity Space i ka mīkini paʻi 3D no ka ʻoihana aerospace
ʻO ka ʻenehana paʻi 3D ma ka aerospace
I kēia manawa ua hoʻolauna mākou iā lākou, e nānā pono kākou i nā ʻenehana paʻi 3D like ʻole i hoʻohana ʻia i ka ʻoihana aerospace. ʻO ka mea mua, pono e hoʻomaopopo ʻia ʻo ka hana hoʻohui metala, ʻoiai ʻo L-PBF, ka mea i hoʻohana nui ʻia ma kēia kahua. Pili kēia kaʻina hana i ka hoʻohana ʻana i ka ikehu laser e hoʻohui i ka pauka metala papa ma ka papa. He kūpono loa ia no ka hana ʻana i nā ʻāpana liʻiliʻi, paʻakikī, pololei, a maʻamau. Hiki i nā mea hana aerospace ke pōmaikaʻi mai DED, ʻo ia hoʻi ka waiho ʻana i ka uea metala a i ʻole ka pauka a hoʻohana nui ʻia no ka hoʻoponopono ʻana, ka uhi ʻana, a i ʻole ka hana ʻana i nā ʻāpana metala a i ʻole keramika i hana ʻia.
I ka hoʻohālikelike ʻana, ʻoiai he pono ka binder jetting ma ke ʻano o ka wikiwiki o ka hana ʻana a me ke kumukūʻai haʻahaʻa, ʻaʻole kūpono ia no ka hana ʻana i nā ʻāpana mīkini hana kiʻekiʻe no ka mea e pono ai nā ʻanuʻu hoʻoikaika ma hope o ka hana ʻana e hoʻonui ai i ka manawa hana o ka huahana hope loa. He kūpono nō hoʻi ka ʻenehana extrusion i ke kaiapuni ākea. Pono e hoʻomaopopo ʻia ʻaʻole kūpono nā polymers āpau no ka hoʻohana ʻana i ka lewa, akā hiki i nā plastics hana kiʻekiʻe e like me PEEK ke pani i kekahi mau ʻāpana metala ma muli o ko lākou ikaika. Eia nō naʻe, ʻaʻole i laha nui kēia kaʻina hana paʻi 3D, akā hiki ke lilo i waiwai nui no ka ʻimi ʻana i ka lewa ma ka hoʻohana ʻana i nā mea hou.
ʻO ka Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) kahi ʻenehana i hoʻohana nui ʻia i ka paʻi 3D no ka aerospace.
Ka Hiki o nā Mea Lewa
Ke ʻimi nei ka ʻoihana mokulele i nā mea hou ma o ka paʻi 3D, e hāpai ana i nā koho ʻē aʻe hou e hoʻopilikia paha i ka mākeke. ʻOiai ʻo nā metala e like me ka titanium, alumini, a me nā mea hoʻohui nickel-chromium ka mea nui i manaʻo mau ʻia, hiki i kahi mea hou ke ʻaihue koke i ka ʻike: lunar regolith. ʻO ka lunar regolith kahi papa lepo e uhi ana i ka mahina, a ua hōʻike ʻo ESA i nā pono o ka hoʻohui ʻana me ka paʻi 3D. Ua wehewehe ʻo Advenit Makaya, he ʻenekinia hana kiʻekiʻe o ESA, i ka lunar regolith e like me ka sima, i hana nui ʻia me ka silicon a me nā mea kemika ʻē aʻe e like me ka hao, magnesium, alumini, a me ka oxygen. Ua hui pū ʻo ESA me Lithoz e hana i nā ʻāpana hana liʻiliʻi e like me nā wili a me nā kia me ka hoʻohana ʻana i ka simulated lunar regolith me nā waiwai e like me ka lepo mahina maoli.
ʻO ka hapa nui o nā kaʻina hana i komo i ka hana ʻana i ka regolith lunar e hoʻohana ana i ka wela, e hoʻohālikelike ai me nā ʻenehana e like me SLS a me nā hopena paʻi hoʻopaʻa pauka. Ke hoʻohana pū nei ʻo ESA i ka ʻenehana D-Shape me ka pahuhopu o ka hana ʻana i nā ʻāpana paʻa ma ka hoʻohuihui ʻana i ka magnesium chloride me nā mea a me ka hoʻohui ʻana me ka magnesium oxide i loaʻa i ka sample simulated. ʻO kekahi o nā pono koʻikoʻi o kēia mea mahina ʻo ia kona hoʻonā paʻi maikaʻi aʻe, e hiki ai iā ia ke hana i nā ʻāpana me ka pololei kiʻekiʻe loa. Hiki i kēia hiʻohiʻona ke lilo i waiwai nui i ka hoʻonui ʻana i ka laulā o nā noi a me nā ʻāpana hana no nā kumu lunar e hiki mai ana.
Aia ʻo Lunar Regolith ma nā wahi āpau
Aia pū kekahi ʻo Martian regolith, e pili ana i nā mea subsurface i loaʻa ma Mars. I kēia manawa, ʻaʻole hiki i nā keʻena ākea honua ke hoʻihoʻi i kēia mea, akā ʻaʻole kēia i hoʻōki i nā kānaka ʻepekema mai ka noiʻi ʻana i kona hiki i kekahi mau papahana aerospace. Ke hoʻohana nei nā kānaka noiʻi i nā hiʻohiʻona hoʻohālike o kēia mea a ke hoʻohui nei iā ia me ka titanium alloy e hana i nā mea hana a i ʻole nā ʻāpana rocket. Hōʻike nā hopena mua e hāʻawi kēia mea i ka ikaika kiʻekiʻe a pale i nā lako mai ka popo a me ka hōʻino ʻana o ka radiation. ʻOiai he like nā waiwai o kēia mau mea ʻelua, ʻo ka lunar regolith ka mea i hoʻāʻo nui ʻia. ʻO kekahi pono ʻē aʻe, hiki ke hana ʻia kēia mau mea ma kahi me ka ʻole o ka pono e lawe i nā mea maka mai ka Honua. Eia kekahi, ʻo ka regolith kahi kumu mea pau ʻole, e kōkua ana i ka pale ʻana i ka nele.
ʻO nā hoʻohana ʻana o ka ʻenehana paʻi 3D i ka ʻoihana aerospace
Hiki ke ʻokoʻa nā noi o ka ʻenehana paʻi 3D i ka ʻoihana aerospace ma muli o ke kaʻina hana kikoʻī i hoʻohana ʻia. No ka laʻana, hiki ke hoʻohana ʻia ka laser powder bed fusion (L-PBF) e hana i nā ʻāpana pōkole paʻakikī, e like me nā ʻōnaehana mea hana a i ʻole nā ʻāpana ʻokoʻa ākea. ʻO Launcher, kahi hoʻomaka ma Kaleponi, ua hoʻohana i ka ʻenehana paʻi 3D sapphire-metal a Velo3D e hoʻomaikaʻi i kāna mīkini rocket wai E-2. Ua hoʻohana ʻia ke kaʻina hana a ka mea hana e hana i ka turbine induction, kahi e pāʻani ai i kahi kuleana koʻikoʻi i ka wikiwiki a me ka hoʻokele ʻana iā LOX (oxygen wai) i loko o ke keʻena kuni. Ua paʻi ʻia kēlā me kēia turbine a me ka sensor me ka hoʻohana ʻana i ka ʻenehana paʻi 3D a laila hoʻākoakoa ʻia. Hāʻawi kēia ʻāpana hou i ka rocket me ke kahe wai nui a me ka ikaika nui, e lilo ia i ʻāpana koʻikoʻi o ka mīkini.
Ua kōkua ʻo Velo3D i ka hoʻohana ʻana i ka ʻenehana PBF i ka hana ʻana i ka ʻenekini rocket wai E-2.
He ākea nā noi o ka hana ʻana i nā mea hoʻohui, me ka hana ʻana i nā hale liʻiliʻi a me nā hale nui. No ka laʻana, hiki ke hoʻohana ʻia nā ʻenehana paʻi 3D e like me ka hopena Stargate a Relativity Space e hana i nā ʻāpana nui e like me nā pahu wahie rocket a me nā pahi propeller. Ua hōʻoia ʻo Relativity Space i kēia ma o ka hana kūleʻa ʻana o ka Terran 1, kahi rocket i paʻi ʻia ma 3D, me kahi pahu wahie he mau mika ka lōʻihi. ʻO kāna hoʻokuʻu mua ʻana ma Malaki 23, 2023, ua hōʻike i ka pono a me ka hilinaʻi o nā kaʻina hana hana hoʻohui.
ʻO ka ʻenehana paʻi 3D i hoʻokumu ʻia i ka extrusion e ʻae i ka hana ʻana o nā ʻāpana me ka hoʻohana ʻana i nā mea hana kiʻekiʻe e like me PEEK. Ua hoʻāʻo mua ʻia nā ʻāpana i hana ʻia me kēia thermoplastic ma ka lewa a ua kau ʻia ma luna o ka Rashid rover ma ke ʻano he ʻāpana o ka misionari mahina UAE. ʻO ke kumu o kēia hoʻāʻo ʻana, ʻo ia ke loiloi i ke kūʻē ʻana o PEEK i nā kūlana mahina koʻikoʻi. Inā holomua, hiki paha iā PEEK ke pani i nā ʻāpana metala i nā kūlana kahi e haki ai nā ʻāpana metala a i ʻole kakaikahi nā mea. Eia kekahi, he waiwai paha nā waiwai māmā o PEEK i ka ʻimi ʻana i ka lewa.
Hiki ke hoʻohana ʻia ka ʻenehana paʻi 3D e hana i nā ʻano ʻāpana like ʻole no ka ʻoihana aerospace.
Nā pono o ka paʻi 3D ma ka ʻoihana aerospace
ʻO nā pono o ka paʻi 3D i ka ʻoihana aerospace e komo pū me ka hoʻomaikaʻi ʻana i ke ʻano hope o nā ʻāpana i hoʻohālikelike ʻia me nā ʻano hana kūkulu kuʻuna. Ua ʻōlelo ʻo Johannes Homa, Luna Nui o ka mea hana mīkini paʻi 3D Austrian ʻo Lithoz, "e hoʻomāmā kēia ʻenehana i nā ʻāpana." Ma muli o ke kūʻokoʻa hoʻolālā, ʻoi aku ka maikaʻi o nā huahana paʻi 3D a ʻoi aku ka liʻiliʻi o nā kumuwaiwai e pono ai. He hopena maikaʻi kēia i ka hopena o ke kaiapuni o ka hana ʻāpana. Ua hōʻike ʻo Relativity Space hiki i ka hana hoʻohui ke hōʻemi nui i ka nui o nā ʻāpana e pono ai e hana i nā mokulele. No ka rocket Terran 1, ua mālama ʻia he 100 mau ʻāpana. Eia kekahi, he mau pono koʻikoʻi kēia ʻenehana i ka wikiwiki o ka hana ʻana, me ka hoʻopau ʻia ʻana o ka rocket ma lalo o 60 mau lā. I ka hoʻohālikelike ʻana, hiki i ka hana ʻana i kahi rocket me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano kuʻuna ke hala i kekahi mau makahiki.
E pili ana i ka hoʻokele waiwai, hiki i ka paʻi 3D ke mālama i nā mea a, i kekahi mau hihia, hiki ke ʻae i ka hana hou ʻana o nā ʻōpala. ʻO ka hope loa, hiki i ka hana hoʻohui ke lilo i waiwai nui no ka hōʻemi ʻana i ke kaumaha o nā rockets. ʻO ka pahuhopu ka hoʻonui ʻana i ka hoʻohana ʻana i nā mea kūloko, e like me ka regolith, a hoʻemi i ka lawe ʻana o nā mea i loko o ka mokulele. ʻO kēia ka mea e hiki ai ke lawe wale i kahi mīkini paʻi 3D, hiki ke hana i nā mea āpau ma kahi ma hope o ka huakaʻi.
Ua hoʻouna mua ʻo Made in Space i kekahi o kā lākou mau mīkini paʻi 3D i ka lewa no ka hoʻāʻo ʻana.
Nā palena o ka paʻi 3D ma ka lewa
ʻOiai he nui nā pono o ka paʻi 3D, he mea hou nō ka ʻenehana a he mau palena kona. Ua ʻōlelo ʻo Advenit Makaya, "ʻO kekahi o nā pilikia nui me ka hana hoʻohui i ka ʻoihana aerospace ʻo ia ka kaohi ʻana i ke kaʻina hana a me ka hōʻoia." Hiki i nā mea hana ke komo i ka lab a hoʻāʻo i ka ikaika, ka hilinaʻi, a me ka microstructure o kēlā me kēia ʻāpana ma mua o ka hōʻoia ʻana, kahi hana i ʻike ʻia ʻo ka hoʻāʻo ʻole ʻino (NDT). Eia naʻe, hiki i kēia ke lilo i mea hoʻopau manawa a pipiʻi hoʻi, no laila ʻo ka pahuhopu hope loa ka hōʻemi ʻana i ka pono no kēia mau hoʻāʻo. Ua hoʻokumu koke ʻo NASA i kahi kikowaena e hoʻoponopono i kēia pilikia, e kālele ana i ka hōʻoia wikiwiki ʻana o nā ʻāpana metala i hana ʻia e ka hana hoʻohui. Manaʻo ke kikowaena e hoʻohana i nā māhoe kikohoʻe e hoʻomaikaʻi i nā hiʻohiʻona kamepiula o nā huahana, e kōkua i nā ʻenekinia e hoʻomaopopo maikaʻi i ka hana a me nā palena o nā ʻāpana, me ka nui o ke kaomi e hiki ai iā lākou ke kū ma mua o ka haki ʻana. Ma ka hana ʻana pēlā, manaʻolana ke kikowaena e kōkua i ka hoʻolaha ʻana i ka hoʻohana ʻana o ka paʻi 3D i ka ʻoihana aerospace, e ʻoi aku ka maikaʻi o ka hoʻokūkū ʻana me nā ʻano hana kuʻuna.
Ua hala kēia mau ʻāpana i ka hoʻāʻo piha ʻana i ka hilinaʻi a me ka ikaika.
Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻokoʻa ke kaʻina hana hōʻoia inā hana ʻia ka hana ʻana ma ka lewa. Ua wehewehe ʻo Advenit Makaya o ESA, "Aia kekahi ʻano hana e pili ana i ka nānā ʻana i nā ʻāpana i ka wā o ka paʻi ʻana." Kōkua kēia ʻano hana i ka hoʻoholo ʻana i nā huahana i paʻi ʻia e kūpono a ʻaʻole. Eia kekahi, aia kahi ʻōnaehana hoʻoponopono ponoʻī no nā mīkini paʻi 3D i manaʻo ʻia no ka lewa a ke hoʻāʻo ʻia nei ma nā mīkini metala. Hiki i kēia ʻōnaehana ke ʻike i nā hewa kūpono i ke kaʻina hana hana a hoʻololi koke i kāna mau palena e hoʻoponopono i nā hemahema i ka ʻāpana. Manaʻo ʻia kēia mau ʻōnaehana ʻelua e hoʻomaikaʻi i ka hilinaʻi o nā huahana i paʻi ʻia ma ka lewa.
No ka hōʻoia ʻana i nā hoʻonā paʻi 3D, ua hoʻokumu ʻo NASA lāua ʻo ESA i nā kūlana. Hoʻokomo pū kēia mau kūlana i kahi moʻo o nā hoʻāʻo e hoʻoholo ai i ka hilinaʻi o nā ʻāpana. Manaʻo lākou i ka ʻenehana fusion moena pauka a ke hoʻopou hou nei iā lākou no nā kaʻina hana ʻē aʻe. Eia nō naʻe, hāʻawi pū kekahi mau mea pāʻani nui i ka ʻoihana mea, e like me Arkema, BASF, Dupont, a me Sabic, i kēia traceability.
Ke noho nei ma ka lewa?
Me ka holomua o ka ʻenehana paʻi 3D, ua ʻike mākou i nā papahana holomua he nui ma ka Honua e hoʻohana ana i kēia ʻenehana e kūkulu i nā hale. Ke noʻonoʻo nei mākou inā paha e hoʻohana ʻia kēia kaʻina hana i ka wā kokoke a mamao paha e kūkulu i nā hale noho ma ka lewa. ʻOiai ʻaʻole hiki ke noho ma ka lewa i kēia manawa, hiki i ke kūkulu ʻana i nā hale, ʻoi aku hoʻi ma ka mahina, ke lilo i mea pono no nā astronauts i ka hoʻokō ʻana i nā misionari lewa. ʻO ka pahuhopu o ka European Space Agency (ESA) ʻo ia ke kūkulu ʻana i nā dome ma ka mahina me ka hoʻohana ʻana i ka regolith lunar, hiki ke hoʻohana ʻia e kūkulu i nā paia a i ʻole nā piliki e pale aku i nā astronauts mai ka radiation. Wahi a Advenit Makaya mai ESA, ua hana ʻia ka regolith lunar me kahi o 60% metala a me 40% oxygen a he mea nui ia no ke ola ʻana o ka astronaut no ka mea hiki iā ia ke hāʻawi i kahi kumu pau ʻole o ka oxygen inā e unuhi ʻia mai kēia mea.
Ua hāʻawi ʻo NASA i kahi haʻawina kālā he $57.2 miliona iā ICON no ka hoʻomohala ʻana i kahi ʻōnaehana paʻi 3D no ke kūkulu ʻana i nā hale ma ka ʻili o ka mahina a ke hana pū nei hoʻi me ka hui e hana i kahi wahi noho o Mars Dune Alpha. ʻO ka pahuhopu ka hoʻāʻo ʻana i nā kūlana noho ma Mars ma o ka noho ʻana o nā mea manawaleʻa i loko o kahi wahi noho no hoʻokahi makahiki, e hoʻohālike ana i nā kūlana ma ka Honua ʻUlaʻula. Hōʻike kēia mau hana i nā ʻanuʻu koʻikoʻi i ke kūkulu pololei ʻana i nā hale paʻi 3D ma ka mahina a me Mars, kahi e hiki ai ke hoʻomākaukau i ke ala no ka noho ʻana o ke kanaka ma ka lewa.
I ka wā e hiki mai ana, hiki i kēia mau hale ke hiki i ke ola ke ola ma ka lewa.
Ka manawa hoʻouna: Iune-14-2023
