一. Thiết kế nhẹ và tăng hiệu suất
Vì việc giảm trọng lượng có thể làm tăng đáng kể hiệu suất và hiệu quả của tàu vũ trụ nên kết cấu bên ngoài của tàu vũ trụ có tiêu chí khá cao về trọng lượng nhẹ. Bằng cách nâng cao đặc tính vật liệu và tối ưu hóa cấu trúc, công nghệ in 3D kim loại đã đạt được mục tiêu này. Ví dụ, công nghệ in 3D kim loại lắng đọng bằng laser đã được sử dụng trong việc xây dựng cấu trúc khung đáy chịu nhiệt của viên nang quay trở lại, do đó không chỉ giảm trọng lượng một cách hiệu quả mà còn cắt giảm chu kỳ sản xuất và chi phí. Bằng phương pháp "khác biệt hóa và tích hợp" chính xác, công nghệ này cung cấp hàng hóa về cơ bản ngăn chặn sự lãng phí tài nguyên và chi phí thời gian trong các kỹ thuật sản xuất thông thường.
2. Xây dựng các công trình phức tạp theo yêu cầu
Nhiều bộ phận phức tạp và chính xác - chẳng hạn như cánh tuabin, buồng đốt động cơ, v.v. - được tìm thấy trong khung bên ngoài của tàu vũ trụ. Với khả năng điều khiển có độ chính xác cao, công nghệ in 3D kim loại có thể tạo ra những bộ phận cực kỳ phức tạp vượt xa kỹ thuật sản xuất thông thường. Các nhà thiết kế có thể tạo ra các nguyên mẫu một cách nhanh chóng và chính xác bằng cách sử dụng các tính năng tùy chỉnh cá nhân hóa của công nghệ này, do đó tăng hiệu quả thiết kế. Ví dụ, công nghệ in 3D kim loại giúp giảm bớt các hoạt động lắp ráp và gia công chính xác tốn nhiều công sức trong thiết kế tối ưu hóa động cơ máy bay, do đó cho phép các kỹ sư tối đa hóa động cơ một cách hiệu quả hơn.
3. Sửa chữa và sản xuất nhanh chóng
Một số bộ phận của tàu vũ trụ có tuổi thọ giới hạn và cần được bảo trì và sửa chữa thường xuyên. Các kỹ thuật sửa chữa thông thường bao gồm tái chế hoặc hàn không chỉ tốn kém mà còn tốn thời gian. Bằng công nghệ in 3D kim loại, có thể đạt được việc sửa chữa chính xác các khu vực bị hư hỏng và sản xuất linh kiện nhanh chóng, do đó rút ngắn đáng kể chu kỳ sửa chữa và giảm chi phí sản xuất. Điều này có thể làm giảm chi phí phóng và tăng tính linh hoạt của nhiệm vụ, vì vậy nó đặc biệt quan trọng đối với việc bảo trì quỹ đạo và thay thế thành phần khẩn cấp.
Khó khăn phải đối mặt
1. gặp khó khăn về mặt kỹ thuật.
Mặc dù công nghệ in 3D kim loại đã tạo ra những tiến bộ đáng chú ý trong ngành hàng không vũ trụ nhưng việc sử dụng nó vẫn gặp phải những khó khăn kỹ thuật nhất định. Trước hết, khó khăn là thiết bị in 3D kim loại ngày càng nhỏ gọn. Không gian lắp đặt bị giới hạn về không gian; vì vậy, máy in 3D kim loại hiện đại có kích thước lớn và phải được thu nhỏ để phù hợp với không gian xung quanh. Hơn nữa, nhiệt độ cao, tia laser, nhiệt và khói được tạo ra trong quá trình in 3D kim loại phải được quản lý chặt chẽ để bảo vệ môi trường không khí và sự an toàn của trạm vũ trụ.
2. Ảnh hưởng của môi trường vi trọng lực
Kỹ thuật in 3D kim loại gây ra một số khó khăn trong cài đặt vi trọng lực. Ví dụ, in 3D bằng laser trên nền bột mang lại chất lượng sản xuất và độ chính xác tốt nhất, nhưng việc phân phối bột đồng đều trong môi trường vi trọng lực là một thách thức, do đó ảnh hưởng đến chất lượng in. Mặc dù trọng lực không ảnh hưởng đến việc in lụa nhưng chất lượng sản xuất và độ chính xác khi in vẫn phải được nâng cao. Do đó, khó khăn lớn về mặt kỹ thuật hiện nay là phát triển kỹ thuật in 3D kim loại phù hợp với điều kiện vi trọng lực.
3. Chi phí và nguồn lực
Ngay cả khi chúng phù hợp với công nghệ in 3D kim loại, vật liệu bột kim loại vẫn có một số hạn chế và chi phí lớn. Mặc dù sự tiến bộ không ngừng của công nghệ sẽ giúp việc thiết kế và ứng dụng các vật liệu khác nhau trở nên khả thi nhưng những trở ngại về hiệu suất, chi phí và tính sẵn có của vật liệu vẫn cần phải được giải quyết. Hơn nữa, việc hạn chế sử dụng chung công nghệ in 3D kim loại trong ngành hàng không vũ trụ là chi phí thiết bị, bảo trì và đào tạo hơi cao.
4. Luật và hướng dẫn
Các quy tắc và tiêu chuẩn nghiêm ngặt áp dụng cho việc sản xuất và ứng dụng cấu trúc tàu vũ trụ bên ngoài. Các sản phẩm in 3D kim loại là một công nghệ đang phát triển với các thủ tục đánh giá tuân thủ và chứng nhận rất phức tạp. Việc thiết lập các quy tắc và quy trình tiêu chuẩn phù hợp cũng như kiểm tra và đánh giá nghiêm ngặt hàng hóa công nghệ in 3D kim loại giúp đảm bảo sự an toàn và độ tin cậy của tàu vũ trụ.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/stainless-steel-pump-impeller-by-metal-3d.html