1، فكرة تصميمية تتخطى قيود التصنيع التقليدي
تتيح الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد للمصممين إنتاج عناصر هندسية معقدة بدرجات من الحرية لم يسمع بها من قبل. في حين أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تضيف المواد طبقة تلو الأخرى، مما يسمح نظريًا بأي شكل من أشكال الأشياء طالما أنه يمكن تحديده في نموذج كمبيوتر، فإن التصنيع الطرحي التقليدي، بما في ذلك القطع، مقيد بمسارات الأدوات وإزالة المواد. بالنسبة لمكونات المركبات الفضائية على وجه الخصوص، تعتبر هذه الوظيفة حاسمة بشكل خاص لأن المركبات الفضائية تحتاج أحيانًا إلى دمج مكونات وظيفية متطورة للغاية بما في ذلك الهياكل خفيفة الوزن، والمبادلات الحرارية الدقيقة، وقنوات السوائل المعقدة، وما إلى ذلك، والتي تمثل تحديًا أو باهظة الثمن في التصنيع التقليدي.
يمكن للمصممين تعظيم بنية المكونات بحرية باستخدام الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد للحصول على أفضل أداء ميكانيكي، أو كفاءة الإدارة الحرارية، أو توفير الوزن. على سبيل المثال، تسمح تقنيات التحسين الطوبولوجي للشخص بتقليل استهلاك المواد المكونة بشكل كبير مع تلبية معايير القوة، وبالتالي تمكين تحسين الحمولة وكذلك الاقتصاد في استهلاك الوقود للمركبة الفضائية.
2، اختيار المواد: توسيع نطاق التطبيق
الاختيارات الغنية للمواد لأجزاء السفن الفضائية التي أصبحت ممكنة بفضل تكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد تشمل سبائك التيتانيوم، والسبائك عالية الحرارة، والفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك الألومنيوم، من بين أشياء أخرى. بسبب قوتها الكبيرة، ومقاومتها للتآكل، وثباتها في درجات الحرارة العالية، ووزنها الخفيف، تجد هذه المواد استخدامًا واسع النطاق في صناعة الطائرات.
أصبحت سبائك التيتانيوم على وجه الخصوص، بكثافتها المنخفضة وقوتها الكبيرة، هي المادة المختارة للمكونات الهيكلية للمركبات الفضائية. ومع ذلك، فإن إنتاج سبائك التيتانيوم التقليدية باهظ الثمن ويمثل تحديًا؛ يمكن لتكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أن تزيل هذه التحديات بشكل كبير. يمكن تحقيق تحسين البنية المجهرية لأجزاء سبائك التيتانيوم من خلال التنظيم الدقيق لمعلمات الطباعة، وبالتالي تحسين أدائها العام.
علاوة على ذلك، تتيح الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد استخدام مواد متدرجة وظيفيًا أو مواد مركبة، والتي يمكن أن يكون لها خصائص فيزيائية مختلفة بما في ذلك الصلابة أو الكثافة أو التوصيل الحراري في مناطق مختلفة، وهو أمر ضروري لتلبية معايير أداء أجزاء المركبة الفضائية في المناطق المحيطة القاسية.
3، تحسين العملية يعني رفع جودة الإنتاج وكفاءته.
يعتمد تحقيق تصنيع فعال وعالي الجودة للأجزاء المخصصة على تحسين عملية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد. يغطي هذا التعديل الدقيق لمعلمات الطباعة (مثل طاقة الليزر، وسرعة المسح، وسمك الطبقة، وما إلى ذلك)، ومعالجة وإعادة تدوير مواد المسحوق، وتعزيز عمليات ما بعد المعالجة بما في ذلك المعالجة الحرارية، ومعالجة الأسطح، وما إلى ذلك).
يساعد التحسين المستمر لمعلمات الطباعة على تقليل حدوث العيوب بشكل كبير (مثل المسام والشقوق وما إلى ذلك)، وبالتالي تعزيز الكثافة والصفات الميكانيكية للأجزاء. تسمح خاصية البناء طبقة تلو الأخرى للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أيضًا بدمج أجهزة الاستشعار والمكونات الوظيفية وما إلى ذلك أثناء عملية الطباعة، وبالتالي تحقيق تصميم متكامل وتصنيع الأجزاء، وبالتالي تقليل خطوات التجميع، وبالتالي تحسين موثوقية وكفاءة النظام بأكمله .
4، التطبيق العملي: الخطوة من التصنيع الضخم إلى النموذج الأولي
من إنتاج النماذج الأولية إلى الإنتاج الضخم، توسع تدريجيًا استخدام تكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في تصنيع أجزاء سفينة الفضاء. لإنتاج مكونات مهمة بما في ذلك أجزاء المحرك، وخزانات الوقود، وأنظمة الحماية الحرارية، على سبيل المثال، تبنت وكالات الفضاء مثل ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد. لا تتمتع هذه المكونات بأداء أفضل فحسب، بل إنها تقلل أيضًا من دورات التصنيع والنفقات بشكل كبير.
علاوة على ذلك، فإن توفير فرص الإصلاح في المدار وتحسينات السفن الفضائية هو الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد. يمكن لرواد الفضاء إنشاء أو استبدال الأجزاء المكسورة في المدار على الفور عن طريق حمل الطابعات ثلاثية الأبعاد والمواد الخام المطلوبة، مما يزيد بشكل كبير من مرونة المركبة الفضائية وقدرتها على التشغيل المستدام.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminum-high-performance-radiator-by-3d.html