Tecnologias 3D

Tecnologia de outro mundo: o papel emocionante da impressão 3D na indústria aeroespacial

Tecnologia de outro mundo: o papel emocionante da impressão 3D na indústria aeroespacial


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Se você aprendeu alguma coisa nas últimas semanas, é que a impressão 3D está perturbando quase todos os setores do mundo. A impressão 3D mudou a forma como projetamos e produzimos roupas. Ele está mudando a maneira como os carros são fabricados e entregues, e chegou até mesmo a algumas de nossas cozinhas. Você provavelmente também tem uma impressora FDM em sua mesa em casa.

No entanto, a diversão e a inovação não param por aí. Em uma análise geral detalhada das tendências do mercado de impressão 3D em 2020, os 3D Hubs analisam a influência crescente da indústria de manufatura aditiva. A manufatura aditiva anual cresce cerca de 24% a cada ano, com o mercado de impressão 3D previsto para atingir aproximadamente $ 21 bilhões dólares globalmente. Conforme mencionado no relatório, a demanda por manufatura aditiva está crescendo a velocidades vertiginosas, impulsionada por uma nova onda expansiva de empreendedorismo e materiais, técnicas e tecnologia de impressão 3D mais eficazes.

Como você pode ver, estamos entusiasmados em ver tantas empresas diferentes em todo o setor adotando a manufatura aditiva. No entanto, é provável que uma indústria se beneficie da fabricação 3D, ajudando os humanos a viajar de um país para outro, para a lua e além. Você provavelmente adivinhou, a indústria aeroespacial.

Levando a impressão 3D acima e além

A indústria aeroespacial se beneficiou da impressão 3D já em 1989, com a adoção da tecnologia emergente ganhando força nas duas décadas seguintes. A impressão 3D na indústria aeroespacial pode não ser tão chamativa ou falada quanto a fabricação de calçados ou automóveis, mas as mudanças trazidas pela tecnologia emergente podem eventualmente ajudar nossa espécie a colonizar novos planetas. Mas estamos ficando à frente de nós mesmos.

Como muitos outros setores, a impressão 3D é atraente porque permite que as empresas desenvolvam ideias rapidamente ou criem peças totalmente funcionais por uma fração do custo e em muito menos tempo do que os métodos de fabricação padrão. A hiperpersonalização permitirá que os engenheiros imprimam peças sob demanda para atender a qualquer desafio de projeto em potencial ou trabalho de reparo. Em suma, a oportunidade de produzir peças caras mais leves, mais confiáveis ​​e mais rápidas do que nunca é uma oportunidade boa demais para ser deixada de lado na indústria aeroespacial.

Contribuindo para 16% das receitas gerais da 3D Printing em 2015, a manufatura aditiva está sendo usada para ajudar na produção de aviões comerciais, na criação de novas espaçonaves e até na produção de satélites. Hoje vamos explorar algumas das maneiras mais interessantes pelas quais a manufatura aditiva teve impacto na indústria aeroespacial.

Poderíamos ter foguetes impressos em 3D levando humanos a Marte.

Se você possui uma impressora 3D FDM, provavelmente já passou incontáveis ​​horas imprimindo vários objetos em 3D, talvez até mesmo alguns foguetes de quintal? Sua impressora FDM padrão usa um material termoplástico que derrete ao entrar em contato com o bico da impressora, resfriando instantaneamente ao atingir a superfície de impressão fornecida. No entanto, o que você pode não saber é que pode imprimir vários materiais, inclusive metal. A manufatura aditiva de metais é uma tecnologia que amadureceu tremendamente ao longo dos anos. A produção de conjuntos e componentes metálicos caros é muito atraente para os programas espaciais da NASA e organizações privadas como a SpaceX ou a Virgin Orbit.

Na verdade, a NASA e a Virgin Orbit já começaram a testar uma câmara de combustão de foguete impressa em 3D. Para os não iniciados, a Virgin Orbit usa seus recursos para lançar foguetes que geralmente carregam pequenos satélites para o espaço. Recentemente, a Virgin Orbit convocou especialistas da NASA para a meta de criar uma câmara de combustão impressa em 3D, "combinando vários materiais e aproveitando os processos de fabricação de ponta". Ainda mais, se você não sabe, uma câmara de combustão é considerada o coração de um motor de foguete. Combustível e uma fonte de oxigênio chamada oxidante são misturados e explodidos dentro da câmara.

Usando uma liga de cobre aditiva, conhecida como GRCop-84, criada por Marshall e Glenn em 2014, bem como a máquina híbrida aditiva / subtrativa da Virgin Orbit para aplicar uma segunda jaqueta bimetálica superligada, a equipe colaborativa foi capaz de testar a combustão com sucesso câmara. Para fazer isso, eles usaram propelentes de oxigênio líquido / querosene de alta pressão. Foi impressionante. A câmara de combustão entregou mais de 2.000 libras de impulso com sucesso em quase duas dúzias, 60 segundos teste de disparos.

Paul Gradl, engenheiro sênior da NASA, expressou seu entusiasmo pelo projeto afirmando: "Tradicionalmente, leva muitos meses para fabricar, testar e entregar uma câmara de combustão convencional. Podemos reduzir esse tempo consideravelmente."

"A manufatura aditiva é preparada para aumentar e aprimorar os processos tradicionais. Ela oferece novas oportunidades de design e desempenho e produz uma peça de hardware altamente durável - e com esta parceria, estamos avançando ainda mais nessa capacidade."

Em um futuro não tão distante, os motores produzidos através do processo de manufatura aditiva podem nos levar a Marte e mais longe.

Os aviões comerciais estão começando a usar peças impressas em 3D.

Não se preocupe. Ninguém está imprimindo em 3D peças FDM de baixa qualidade e colocando-as em um avião para economizar dinheiro. No entanto, as peças industriais fabricadas em 3D de ponta já chegaram a alguns aviões comerciais, e por um bom motivo. De acordo com a EOS, a impressão 3D pode ser usada para reduzir o peso de algumas aeronaves tanto quanto 40-60%, E isso é apenas o começo. Na verdade, um único componente projetado e fabricado com impressão 3D poderia reduzir a resistência do ar em 2.1%, que por sua vez reduz os custos de combustível em 5.41%. A Airbus percebeu, equipando sua aeronave A350 XWB com mais 1,000+ Peças impressas em 3D.

Ainda mais, assim como em outras áreas da indústria aeroespacial, a manufatura aditiva permite que empresas como a Boeing e a Airbus acelerem a produção. Um dos maiores desafios desta indústria é atender todos os pedidos necessários de aviões comerciais, com ambas as empresas tendo 5,000-8,000 aviões acumulados anualmente. Com a expectativa de que a demanda só aumentará nos próximos anos, a manufatura aditiva pode ser uma dádiva de Deus. Estima-se que a Boeing, até agora, usou 60.000 peças para seus aviões.

Drones e satélites impressos em 3D

Os satélites podem ser caros. No entanto, como você provavelmente já deve ter adivinhado, a manufatura aditiva está aqui para consertar isso. Os engenheiros da divisão de Defesa e Espaço da Airbus usaram a impressão 3D para criar uma moldura de titânio capaz de suportar faixas de temperatura de -170 a 100 graus Celsius. Graças ao poder da manufatura aditiva, a equipe foi capaz de reduzir os custos de produção em até 20%, criando um produto mais leve e geometricamente otimizado em comparação com as iterações anteriores do satélite.

Nossos amigos da start-up Stratodyne LLC também estão causando impacto na indústria aeroespacial. A equipe do Meio-Oeste utiliza métodos de prototipagem rápida com seu filamento para criar satélites estratosféricos sob medida que podem ser implantados em apenas algumas horas nas proximidades de seu local de destino. Os satélites podem fornecer tudo, desde monitoramento de ativos a medições científicas. Essas alternativas sustentáveis ​​e baratas aos satélites podem até ser usadas para telecomunicações, sensoriamento remoto ou coleta de dados geoespaciais.

Conforme descrito pela equipe Statodyne LLC, "Ao contrário dos satélites convencionais que requerem meses de teste, milhões de dólares e semanas para atingir a órbita do local desejado, nossos StratoSats podem ser implantados em menos de um dia por apenas uma pequena parte do custo . "

"Os satélites convencionais se tornam lixo espacial perigoso depois que sua vida útil se esgota ou causam a liberação de centenas de toneladas de gases de efeito estufa durante seu lançamento, mas nossos StratoSats podem ser devolvidos ao solo e relançados para novas missões, praticamente sem deixar pegada ecológica em nosso planeta ou além. "

Finalmente, a Stratodyne LLC está atualmente desenvolvendo drones próximos ao espaço capazes de voos de longa duração como uma alternativa barata aos satélites.

A impressão 3D tornará as viagens ao espaço profundo muito mais gerenciáveis.

Planejar o que levar nas férias de uma semana é estressante. Imagine tentar planejar a logística de uma viagem em território desconhecido, no qual a própria jornada levaria 6-8 meses. Esta é a realidade atual para as organizações que estão tentando nos levar a Marte. Vamos colocar algumas coisas em perspectiva. Segundo a NASA, para facilitar a vida dos astronautas que vivem na Estação Espacial Internacional, trata-se apenas de 400 quilômetros acima da Terra, anualmente a ISS precisa ser fornecida com 3175 quilos de peças sobressalentes, 13.154 quilos de peças sobressalentes de hardware para voos espaciais e outro 17,690 quilos de sobressalentes prontos para uso a qualquer minuto.

A proximidade da Estação Espacial Internacional com o nosso planeta torna tudo isso possível. No entanto, isso não é prático ou mesmo tão realista em viagens à Lua e Marte. Além disso, se você fosse capaz de embalar uma grande espaçonave com suprimentos suficientes, seria extraordinariamente caro e longe de ser eficiente. No entanto, é aqui que a impressão 3D pode ajudar.

A In-Space Manufacturing da NASA, ou ISM, no Marshall Space Flight Center da NASA, está atualmente investigando maneiras como a tecnologia de impressão 3D poderia literalmente aliviar a carga da missão no espaço. Parceiros ISM como a Made in Space desenvolveram técnicas 3D de fabricação de filamentos fundidos. Esse processo envolve a alimentação de um fio contínuo de plástico por meio de uma extrusora aquecida e em uma bandeja, camada por camada, para criar um objeto tridimensional. Atualmente, existem pesquisas explorando os métodos mais eficazes de impressão 3D no espaço, permitindo que os astronautas imprimam ferramentas simples do dia a dia.

Em um exemplo, pesquisadores da Terra foram capazes de enviar um projeto 3D de uma chave inglesa para astronautas na ISS. Outras áreas do ISM estão explorando as possibilidades de imprimir materiais mais duráveis ​​no espaço. O objetivo final eventual? Imagine ser capaz de imprimir totalmente uma peça impressa em 3D funcional sem o incômodo de depender de pessoas na Terra para criar a peça e enviá-la enquanto você espera a centenas de milhares de quilômetros de distância.

"Em última análise, o ISM é crítico para futuras missões de exploração, e testar esses sistemas de fabricação na estação espacial abre caminho para permitir que essas missões sejam mais independentes da Terra. Com os muitos parceiros comerciais do projeto, também representa um aspecto importante do baixo desempenho da NASA - Iniciativas de comercialização em órbita terrestre. Isso sem falar que libera todo o espaço que antes era usado para armazenar peças de reposição ", diz a NASA

Finalmente, como mencionado em nosso artigo anterior, os pesquisadores estão atualmente procurando maneiras de três imprimir alimentos no espaço. A comida espacial é sempre a coisa mais deliciosa para comer. No ritmo atual de inovação na indústria de impressão 3D, os astronautas poderão em breve ser capazes de imprimir não apenas uma grande variedade de alimentos, mas pratos que são feitos sob medida para as necessidades biológicas atuais de um indivíduo.

Para o futuro

A manufatura aditiva na indústria aeroespacial é emocionante. Ele muda todas as facetas da indústria, desde a forma como os componentes cruciais são prototipados até a produção geral de peças totalmente funcionais. A manufatura aditiva também está ajudando a tornar a produção muito mais rápida e confiável, enquanto reduz os custos de produção.

As pessoas nas agências espaciais em todo o mundo estão entusiasmadas com todas as maneiras potenciais pelas quais a tecnologia de impressão 3D pode ser aplicada ao futuro das viagens espaciais. Em um futuro não tão distante, a impressão 3D pode desempenhar um papel vital no estabelecimento de colônias de longo prazo em Marte. Ao combinar IA e robótica, a manufatura aditiva pode desempenhar um papel crucial na criação de civilizações de longo prazo.


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Comentários:

  1. Stanton

    Sinto muito, isso não me encaixa. Existem outras opções?

  2. Bernlak

    Na minha opinião você não está certo. Eu me ofereço para discutir isso. Escreva para mim em PM, nós lidaremos com isso.

  3. Ailbe

    Qual tópico curioso

  4. Dumi

    OK! Todo mundo escreveria assim :)

  5. Lazar

    Felicito esta ideia brilhante quase

  6. Heanford

    Que palavras certas ... a ideia fenomenal e brilhante

  7. Jermaine

    Na minha opinião, você está errado. Tenho certeza. Eu posso provar.

  8. Donne

    Arnês de demônios



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