3d принтеры и их возможности

Как будут меняться бизнес-модели

Итак, аддитивные технологии – неизбежный выбор для конкурентоспособного предприятия. Сегодня большинство компаний, которые их внедряют, добивается сокращения производственных затрат и времени разработки продукта, не меняя логистическую цепочку и ассортимент. В среднесрочной перспективе на первый план выйдет стратегия, предполагающая разработку более сложных, а также новых, высокофункциональных продуктов, что приведет к изменениям в логистической цепочке. И наконец, в долгосрочной перспективе компании смогут значительно повысить технологичность производства и одновременно устранить посредников из цепочки поставок. Все это позволит применять радикально новые, более эффективные бизнес-модели. 

Эксперты компании iQB Technologies обладают уникальными знаниями и опытом для реализации проектов, связанных с внедрением аддитивных технологий, в самых разных отраслях, в том числе в аэрокосмической промышленности. Мы готовы ответить на ваши вопросы, обращайтесь к нам по тел. +7 (495) 272-81-50 или по электронной почте info@iqbtech.ru. 

Статья опубликована 25.05.2017 , обновлена 07.04.2021

Прогнозировать солнечные бури и защищать от астероидов

Ученые из лаборатории NASA Frontier Development Lab в сотрудничестве с Microsoft и IBM работают над самообучаемыми системами для прогноза силы и масштаба солнечных бурь. В случае успеха их можно будет использовать не только для определения климата новых планет и их пригодности для жизни, но и для того, чтобы находить природные ресурсы.

Лабораторию основал новозеландский предприниматель Джеймс Парр, вдохновившись программой Обамы Asteroid Grand Challenge в 2013. Парр предложил NASA совместно работать над проектом, внедряющим передовые разработки в области ИИ в проекты защиты Земли от астероидов и других опасностей. По словам Парра, искусственный интеллект — единственная технология, пользу которой астрономы еще не успели оценить.

Станет ли 3D- печать экологическим будущим строительства?

3D-печать способна коренным образом изменить цепочку и структуру поставок, благодаря новому методу проектирования и производства. Согласно исследованию,  3D-печать может помочь строительной отрасли стать более экономичной, более эффективной и экологичной.

Ученые из Саксонского Университета Прикладных наук Иво Котман и Нейлс Фабер утверждают, что технология 3D печати «изменят правила игры». Они исследовали возможности 3D-печати бетона, и их выводы таковы:

• 3D-печать сокращает цепочку поставок и в целом сам процесс проектирования. 3D-печать прямо на стройплощадке исключает трудоемкие этапы процесса проектирования. Архитекторы, инженеры, подрядчики, клиенты и  руководители, которые обычно должны активно участвовать в проекте, в 3D-печати больше не нужны. Поскольку все задачи могут совмещаться в одной фигуре архитектора, который использует метод моделирования и воспроизводит точные целостные конструкции.
• Монтаж труб и проводка электричества становятся проще и более эффективнее. Системы отопления, изоляция, водопровод и электричество — все это требует трудоемкого монтажа на месте при традиционном строительстве. Однако при 3D-печати некоторые из этих функций могут быть включены в процесс 3D-печати. Печать полых стен требует меньше ресурсов, улучшает изоляцию и она дает возможность использовать напечатанные на 3D-принтере каналы для подачи горячей или холодной воды. Более того, нивелируется необходимость установки на стройплощадке, что напрямую влияет на сокращение отходов.
• Лучшая логистика. 3D-печать устраняет 3 проблемы, связанных с логистикой и доставкой. Во-первых, много материалов и элементов часто портятся при доставке, а если печатать все на площадке, то повреждения минимизируются

Во-вторых, чтобы выдерживать транспортировку, части должны быть с повышенными техническими характеристиками, что по умолчанию удорожает их, а значит, и весь проект. Избежать таких дополнительных затрат поможет 3D-печать прямо на строительной площадке.

Создание индивидуальных проектов домов, доступных для широкого рынка. Обычно строительство дома с привлечением к проекту архитектора дорогое удовольствие для большинства потребителей. Но с 3D-печатью из бетона вы можете не беспокоится о выбранной форме, это не будет стоить дороже. Фактически, это значит, что в будущем больше людей смогут покупать дома по их собственному проекту в соответствии с их индивидуальными потребностями

Как 3D-печатные проекты могут быть полезны строительным компаниям?

Сторонники 3D-печати домов и коммерческих офисов указывают на несколько преимуществ такого метода строительства:

Безотходное строительство

В Великобритании почти треть отходов — это от строительной отрасли. По данным Transparency Market Research Group, строительная индустрия к 2025 году во всем мире будет производить 2,2 млрд тонн строительного мусора. И хотя большая часть отходов относится к сносу сооружений, сами строительные площадки продуцируют немало отходов.

И напротив, 3D-печать может сократить отходы практически до нуля. 3D-принтер использует четко определенное количество материала, которое требуется для печати конструкции — ни больше ни меньше. Это может стать большой экономией.

Сниженное потребление энергии

3D-печать в строительстве стимулирует применение местных доступных материалов и натуральных компонентов. Такая практика может сократить энергозатраты на транспортировке, возведении и производстве, поскольку для большинства местных материалов требуется меньше энергопотребления для обработки или установки. Если традиционные материалы с токсичными химическими примесями заменить на натуральные, то можно снизить токсичность всего строительства. Кроме того, местные материалы часто лучше подходят для локальных климатических условий и могут снизить нагрузку для отопления или охлаждения здания, что также снижает затраты на строительство.

Экономия времени и денег

Как и в случае с ИИ в строительстве, 3D-принтер может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Это означает, что строительные проекты имеют потенциал быть завершенными намного быстрее, и можно избежать ряда затрат на низкоквалифицированную рабочую силу. Более того, благодаря 3D-печати отпадает необходимость во временных конструкциях, таких как опалубка и леса, которые обычно используются в традиционном строительстве. Исследования бетонных конструкций, напечатанных на 3D-принтере, выявили значительное снижение требований к опалубке — это  снижает затраты на 35–60%.

Может реализовывать необычные формы дизайна

Одна из самых привлекающих характеристик 3D-принтеров — их способность создавать сложный и необычный дизайн конструкций, в том числе и единственный, уникальный. Поскольку работа 3д-принтера заключается в наслаивании материала, то их можно запрограммировать на абсолютно любую необычную форму, которую будет намного труднее  создать традиционными техниками.

Минимизация человеческих ошибок и повышение безопасности 

Опубликованная статистика травм на рабочем месте американским агентством BLS в 2020 году свидетельствует, что строительство- одно из травмоопасных сфер и высоким уровнем частоты заболеваний. Каждый день, около 5333 рабочих гибнет на стройплощадке. А с появлением 3D-печати количество производственных травм и смертельных случаев очевидно снизится, поскольку она делает строительство более программируемым и автоматизированным. Роботизированное строительство требует стандартизированной, точной и полной цифровой информации по зданию, что делает эту технологию более точной и эффективной, с минимальными доработками из-за человеческих ошибок или любых информационных несостыковок. Обычные проблемы с материалами и комплектующими, которые нужно где-то хранить, беречь от повреждения — нивелируются, также исчезают проблемы с монтажом и незавершенной работы из-за повреждений — 3D-элементы создаются по мере строительства, их не нужно перемещать и хранить.

Освоение новых рынков

Применение 3D-принтера также позволяет строительным компаниям заходить на новые секторы рынков, ранее им недоступные. А для начинающих стартапов-компаний, наличие 3D-принтера будет конкурентным преимуществом. Более того, 3D-печать — это блестящий способ поднять или улучшить репутацию бренда строительной компании среди тех, кто считает, что производство бетона влияет на окружающую среду планеты.

2022

От прототипирования к производству

До 2022 года технология, считавшаяся основной лишь для прототипирования, наконец, находит свое место в процессе производства высококачественных деталей для конечного использования. При этом большинство пользователей 3D-печати в 2022 году по-прежнему в основном используют технологию для прототипирования. В опросе компании Hubs 62% участников ответили, что прототипирование по-прежнему является основным применением для технологии, 8% респондентов сообщили, что используют технологию в основном для изготовления вспомогательных приспособлений и арматуры. Почти 30% производителей используют эту технологию в первую очередь для производства эстетических или конечных деталей. Это заметное увеличение, по сравнению с 21% из отчета 2021 года.

Рынок 3D печати металлом показал рост в начале 2022 года, впервые с 2020 года

Такие результаты показывают, что рынки и технологии 3D-печати будут продолжать развиваться. Хотя 3D-печать по-прежнему будет использоваться в качестве технологии прототипирования для ускорения циклов разработки продуктов, также эта технология будет больше использоваться в сочетании с традиционными производственными процессами, такими как изготовление инструментов, и для конечных приложений.

Наконец, в отчете говорится, что 3D-печать для производства является быстрорастущей тенденцией. Среди респондентов, использующих аддитивное производство в первую очередь для эстетических или производственных целей, 56% специализировались на одноразовых или нестандартных деталях, а 36% использовали 3D-печать для повторных заказов. Данные опроса свидетельствуют о том, что 3D-печать постепенно переходит от мелкосерийного к более массовому производству.

Применение средств автоматизации и перспективных материалов

В отчете так же оцениваются потенциальные проблемы и возможности для индустрии на 2022 и последующие годы.
Автоматизация станет ключом к снижению стоимости аддитивных технологий и повышению рентабельности производства, в частности, для предварительной и последующей обработки. В 2022 году время постобработка по-прежнему в значительной степени зависит от ручного труда, что усложняет масштабируемость с таких точек зрения как стоимость и эффективность. Большее внедрение автоматизации позволит не только гибко масштабировать производство, но также значительно снизит затраты, связанные с постобработкой.

Стоимость материалов для 3D-печати неразрывно связана с их ограниченной доступностью. По мере разработки, производства и потребления большего количества материалов (включая полимеры, металлы, композиты и керамику) затраты на их производство начнут снижаться. 44% респондентов заявили, что разработка новых материалов и, в частности, композицитных материалов станет основным направлением развития 3D-печати в 2022 году. Новые, более совершенные материалы также проложат путь для новых применений 3D-печати.

Новые материалы и композиты материалов, более низкие цены и усовершенствованные варианты постобработки также сделают более жизнеспособной интеграцию 3D-печати в производственные циклы. Поскольку технология продолжает развиваться, она станет еще более конкурентоспособной альтернативой литью под давлением для пластиковых деталей небольшого объема. Что еще более интересно, так это то, что передовые композитные материалы в сочетании с возможностью производства очень сложной геометрии откроют новые производственные возможности, которые невозможно было открыть с помощью традиционных технологий — рассказал Филемон Шёффер (Filemon Schöffer), соучредитель и главный исполнительный директор Hubs

Две важные детали, которые говорят нам о том, что путешествие на Марс реально

Еще в 1948 году немецкий ученый Вернхер фон Браун опубликовал научный труд Das Marsprojekt — Проект «Марс» — в котором подробно описал, как разработать и построить 10 космических кораблей, которые могли бы доставить в целости и сохранности первых переселенцев на Марс.

На тот момент идеи Фон Брауна не оценили даже его близкие коллеги, и его с треском уволили с работы. Но в 1960х его идеи наконец получили широкое признание, в том числе и среди разработчиков шаттла «Аполлон», который доставил астронавтов на Луну. Новая книга научного журналиста Стивена Петранека дает нам конкретные данные и рекомендации, как воплотить дерзкую идею Фон Брауна по переселению на Марс в жизнь.

Петранек считает, что 4 астронавта вполне могут справиться с 243-дневным перелетом на Марс и высадиться на этой планете в 2027 году. А к 2050 году уже будут созданы полноценные колонии, считает журналист. Давайте обсудим опасности и преграды, которые будут подстерегать нас на этом пути.

Мы не могли не заметить, что в книге слова «прогнозируемый» и «проект» используются бесчисленное множество раз. Но что скажут скептики, если эти данные действительно окажутся правдой?

Есть две важные детали, которые нужно упомянуть:

1. До недавнего времени НАСА даже обсуждать не хотели возможные перелеты на Марс. Но спустя некоторое время они нанимают специальную команду, которая трудится над созданием межпланетного шаттла «Орион». Вам не кажется это странным?

2. Илон Маск говорит, что единственной миссией, ради которой существует его компания Space X — это практическая возможность осуществления межпланетных перелетов. И в первую очередь — на Марс.

Еще 10 лет назад все смеялись на Илоном, когда он утверждал, что сделает первый полноценный электромобиль. А еще 50 лет назад об этом нельзя было прочитать даже в фантастических романах. Но Тесла смогла произвести настоящую революцию в автомобильной индустрии.

Space X осуществили уже 18 успешных полетов. И мы думаем, что Илон настроен действительно серьезно, если утверждает, что его миссией является успешная доставка первых колонизаторов на Марс.

3D-печать в гражданском строительстве

3D-печать в гражданском строительстве набирает популярность за последнее десятилетие, как и в аэрокосмической и биомедицинских отраслях. Эта революционная производственная техника основана на ее уникальной возможности создавать любую геометрическую форму без каких-либо формальных ограничений, сводя к минимуму отходы, но повышая производительность и результаты. Активное движение строительной отрасли навстречу автоматизации за последнее время достигло важных рубежей, включая создание первых конструкций при помощи роботизированных «рук» и технологии 3D-печати.

Применение метода 3D-печати в создании структурных элементов из полимерных материалов, бетона и металлов становится все распространеннее.

Эти техники в гражданском проектировании могут создавать свободные формы и инновационные архитектурные конструкции благодаря использованию программному обеспечению, интегрированному в СAD.

Однако несмотря на значительные исследования в аэрокосмической отрасли и биоинженерии по оценке и анализу этого механизма, по прежнему недостаточно понимания по его использованию, воздействия 3D-напечатанных материалов в гражданских сооружениях, как с точки зрения свойств материалов, так и структурной реакции.

Императорский колледж Лондона

Без лишних деталей

Компания Planetary Resources рассчитывает на массовое производство аппаратов Arkyd в будущем, и поэтому в их конструкции не должно быть слишком тяжелых или объемных деталей. И здесь на сцену выходит 3D Systems.

«Технологии 3D Systems помогают нам объединить отдельные компоненты в одну большую сложную деталь, — рассказывает Крис Левицки, президент и исполнительный директор Planetary Resources. — Мы стремимся создать космический аппарат, в котором не будет ничего лишнего, как в мобильном телефоне».

Основное внимание уделяется топливному баку, который обычно занимает значительную долю объема космического аппарата и зачастую выглядит, как придаток к корпусу. Чтобы избежать этого, при проектировании Arkyd 200 и 300 специалисты Planetary Resources используют патентованные литейные модели QuickCast от 3D Systems, которые позволят органично вписать двигательную установку в корпус аппарата

Другие детали — такие, как топливный коллектор, нагнетательная камера и кабели — также встраиваются непосредственно в структурные элементы корпуса.

5 инновационных примеров 3D-печати

На сегодняшний день в строительной сфере реализовано всего несколько проектов в 3D-печати. Вот пять наиболее впечатляющих и многообещающих проектов:

Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ

1. Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ

В декабре 2019 фирма  Apis Cor, занимающаяся роботами для 3D печати объявила о завершении самого крупного в мире  частного здания, напечатанного при помощи 3D-печати. Офисный блок, построенный в ОАЭ, представляет собой 9,5 метровой сооружение  в высоту и площадью в 640 m2.

3D-принтер Apis Cor перемещался по стройплощадке под открытым небом при помощи крана и возводил разные части конструкции.

2. Офис будущего, ОАЭ 

Офис будущего, ОАЭ

Еще одно впечатляющее здание в ОАЭ, созданное 3D-печатью — Офис будущего — уникальная, довольно большая, конструкция, в котором в настоящее время размещается временная штаб-квартира организации Дубайский фонд будущего.

Для этого здания элементы создавались не на стройплощадке, и их напечатали за 17 дней, а само здание было собрано за 48 часов.

3.Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай

Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай

Китайская компания 3D-печати WinSun также применила заводские 3D- принтеры для строительства жилых домов. Компания создала несколько проектов домов, в том числе и небольшое многоэтажное здание. Все детали конструкции можно быстро и дешево напечатать и потом быстро их собрать уже на стройплощадке.

Компания подсчитала, что постройка-печать их пятиэтажного здания может стоить всего $161,000.

4. 3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины

3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины

Планируя поездку на Филиппины, подумайте о том, чтобы остановиться в отеле Lewis Grand Hotel в Анхелес-Сити, Пампанга, где посетителей встретят первым в мире гостиничным люксом, напечатанным на 3D-принтере. Номер в отеле был разработан Льюисом Якичем, владельцем отеля и инженером по материаловедению, в сотрудничестве со специалистом по 3D-печати Энтони Руденко. Они создали массивный 3D-принтер, который выводит песок и бетон на основе вулканического пепла. Комната была напечатана за 100 часов.

5. Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия

Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия

Первый 3D-напечатанный жилой дом площадью около 80 квадратных метров  — детище немецкой строительной компании PERI GmbH и архитектурно-дизайнерским бюро MENSE-KORTE ingenieure+architekten. Чтобы напечатать один квадратный метр двойной обшивки стены за 5 минут, использовали 3D-принтер BOD2. Здание представляет собой сооружение с трехслойными полыми стенами, заполненными изоляционной массой. Установка полых труб и соединений во время печати осуществлялась вручную.

3D-печать в строительстве кажется действительно впечатляющей, но каковы реальные выгоды такой технологии?

Исследование: Будущее управления строительством

Как цифровые решения изменят управление проектами в 2022 и дальнейшем?

Скачать

Отслеживать радиацию

Огромную опасность для здоровья членов космических экипажей представляет радиоактивное излучение. Во время полета космонавты сталкиваются сразу с двумя типами ионизирующего излучения: солнечными вспышками и космическими лучами. Продолжительное воздействие таких лучей разрушает цепочки ДНК. Организм способен восстанавливать разрывы, но во время «починки» часто происходят ошибки, ведущие к мутациям.

Ученые со всего мира проводят совместные исследования в области ИИ для постоянного мониторинга здоровья космонавтов во время полета. Появление технологии, способной отслеживать минимальные изменения в состоянии членов экипажа, позволит вовремя принять меры и избежать тяжелых последствий.

Быть товарищем

Полеты в космос – огромный стресс для человека, и не только с физической точки зрения. Долгие месяцы, проведенные вдали от родных, часто без возможности связаться с ними – сложное испытание даже для самых опытных и подготовленных. Ученые надеются, что новые технологии помогут и с этим. CIMON (Интерактивный Мобильный Спутник Команды) – первый ИИ-ассистент, созданный по заказу Германского центра авиации и космонавтики. Компания Airbus совместно с IBM разработали виртуального помощника, чтобы облегчить долгие полеты для членов экипажа.

Робот, похожий на футбольный мяч, оснащен несколькими видеокамерами, микрофонами, сенсорами и процессорами: с их помощью он общается с космонавтами. Двенадцать встроенных вентиляторов позволяют ему летать во всех направлениях, кивать и качать «головой».

Главная функция CIMON на борту корабля или космической станции – давать инструкции для выполнения сложных заданий или ремонта частей корабля (он умеет быстро искать и систематизировать информацию). Но CIMON – не просто ассистент, у него есть и социальная роль: общаться с космонавтами во время долгих полетов. Именно поэтому разработчики добавили ему функцию распознавания лиц и «человеческий» элемент в виде широкой улыбки на экране.

Спасать космонавтов

Исследования в этой области проводят и в России. Первый человекообразный робот-спасатель Федор (FEDOR – Final Experimental Demonstration Object Research), разработанный Фондом перспективных исследований и НПО «Андроидная техника», возможно, станет членом экипажа уже в 2021 году. Робот умеет водить автомобиль, преодолевать полосу препятствий, использовать строительные инструменты, ориентироваться на местности и поднимать грузы весом до 20 кг. На данный момент это единственный антропоморфный робот, который умеет ползать на четвереньках.

Для взаимодействия с окружающим миром Федор использует две камеры, тепловизор, микрофон, GPS и несколько десятков лазеров: такая экипировка позволяет ему строить трехмерную схему окружающей среды и точнее выполнять задания. У Федора четыре режима работы: автономный, супервизорный, копирующий и комбинированный.

Еще одна его особенность — системы обратной силомоментной или сенсорной связи. Оператор с помощью специального костюма управляет роботом, а робот передает информацию через костюм обратно оператору. Таким образом, например, управляющий может почувствовать, насколько тяжелый груз поднимает Федор. В сентябре 2018 года Федора передали в Роскосмос, где его подготовят к полету на космическом корабле «Федерация».

За последние несколько лет полеты в космос стали проще и безопаснее, но в области космической инженерии остается множество нерешенных задач. Автопилотируемые корабли, социальные роботы и другие разработки в области искусственного интеллекта могут помочь справиться с этими проблемами, сделав другие планеты ближе и доступнее.

Быстрое изготовление сложных деталей с меньшими затратами

Применение 3D-печати для литейных работ позволяет конструкторам реализовать более сложные проекты, создавая компоненты, которые органично вписываются в конструкцию без креплений, зажимов, болтов и прочих вспомогательных деталей, необходимых при традиционном изготовлении компонентов и узлов.

«Топливные баки, как правило, занимают большую часть объема космического аппарата, — поясняет Левицки. — 3D-печать дает нам возможность использовать более эффективные, органичные конструкции бака из таких материалов, как титан. В результате мы получим более легкий, дешевый и безопасный космический аппарат, массовое производство которого будет проще наладить». 

Топливный бак из титана создан на основе литейных моделей, напечатанных на SLA-принтере

Модель в натуральную величину, совместно созданная 3D Systems и Planetary Resources, демонстрирует, как 3D-печать облегчает проектирование аппаратов Arkyd 200 и 300. Элегантная модель выглядит обманчиво просто. Титановый топливный бак в форме бублика, созданный на основе литейных моделей, напечатанных на SLA-принтере 3D Systems, служит внешней рамой для всего космического аппарата. Крепления, кабели и другие элементы встроены в конструкцию, что сокращает количество деталей и делает ее более прочной и стабильной. В отверстии в центре «бублика» расположены лазерные датчики температуры и компоненты системы связи.

Будущее авиакосмического производства

3D-принтеры играют ключевую роль в полном цикле разработки продукта Arkyd — от конструирования прототипов до изготовления деталей реального космического аппарата.

Компания Planetary Resources использует SLA-установку для создания моделей QuickCast и таких деталей, как топливный бак, 3D-принтер ProJet 7000 — для печати пластиковых прототипов и ProX DMP — для 3D-печати металлических частей.

«3D-печать дает нам возможность экспериментировать с проектным замыслом и быстрее изготавливать более функциональные детали, не утруждая себя процессами, связанными с традиционным производством, — говорит Левицки. — Мы переходим от субтрактивного к аддитивному производству. 3D-печать стала повсеместно применяемым процессом, и мы считаем, что за ней — будущее авиакосмического производства».

Материал предоставлен компанией 3D Systems

Особенности технологии

3D-принтер для изготовления антенн произвольной формы в условиях вакуума:

3D-принтер разделяет стойки антенны и двигатели регулировки угла.
Размер антенны не ограничен размером обтекателя ракеты-носителя или размером спутниковой шины.
Производство на орбите устраняет необходимость закладывать в конструкцию антенны способность выдерживать вибрации и удары во время запуска, что является обязательным условием при производстве обычных антенных рефлекторов; это, в свою очередь, позволяет уменьшить вес и толщину антенных рефлекторов, тем самым способствуя уменьшению веса спутника и затраты на его запуск.
Беря во внимание технические параметры спутника-кубсата высотой 3U (100х100х300 мм), в воздухе был изготовлен антенный рефлектор диаметром 165 мм (что больше размера шины кубсата) и обеспечено усиление 23.5 дБ, подтверждённое при использовании в Ku-диапазоне (13.5 ГГц).

Первая в мире (по состоянию на 17 мая 2022, согласно исследованиям компании) светочувствительная смола со стабильностью, пригодная для прессования и затвердевающая в условиях вакуума:

• Имеющиеся на рынке светочувствительные смолы обладают низкой молекулярной массой, имеют высокое давление паров и не подходят для применения в условиях вакуума, где они закипают и преждевременно полимеризуются. В недавно разработанной смоле, отверждаемой ультрафиолетом, используется олигомерная основа с высоким молекулярным весом и низким давлением паров, смешанная со стабильным в условиях вакуума пластификатором на основе нелетучего полифенилового эфира для достижения вязкости, подходящей для прессования в вакууме.
• Поскольку большинству ингибиторов полимеризации в качестве дополнительного фактора для предотвращения преждевременной полимеризации требуется атмосферный кислород, поэтому они не работают в условиях вакуума, в новой формуле смолы используются ингибиторы, которые не зависят от наличия кислорода и имеют практически нулевую летучесть.
• Под воздействием ультрафиолетового света смола полимеризуется путём слияния в твёрдое вещество, термостойкое как минимум до 400°C, что превышает максимальную температуру, в условиях использования на орбите.
• Использование солнечного света для полимеризации и отверждения устраняет необходимость в наличии отдельного источника ультрафиолетового излучения, что позволяет обеспечить производство продукции с низким энергопотреблением.

Маленький аппарат, большая миссия

Миссия, провозглашенная Planetary Resources, звучит амбициозно: «Создать новую парадигму использования ресурсов, чтобы включить Солнечную систему в сферу экономического влияния человечества».

Для низкозатратных исследований космического пространства будут использоваться аппараты серии Arkyd — они определят наличие воды и драгоценных металлов на ближайших к Земле астероидах. Первый демонстрационный аппарат, A3R, был запущен и успешно выведен на орбиту в 2015 году. Запуск второго аппарата, A6, состоялся в январе 2018 года. Два демонстрационных аппарата размером не больше коробки хлопьев используются для проверки основных систем: бортовой электроники, систем управления, программного обеспечения и датчиков — на способность определять и классифицировать полезные ископаемые на астероиде. Ведется подготовка к созданию первых полномасштабных аппаратов серий Arkyd 100, 200 и 300. Они будут примерно в два раза больше демонстрационных аппаратов, а их масса составит от 11 до 15 кг. Они будут достаточно компактными, чтобы их можно было доставить на космическую станцию с более крупным полезным грузом и уже оттуда вывести на орбиту при наличии благоприятных условий.

Виды строительных 3Д-принтеров

Есть четыре основных разновидности строительных 3Д-принтеров:

1. Портальные. Такие 3D-принтеры состоят как минимум из двух вертикальных стоек и двух горизонтальных направляющих между ними. По получившейся раме передвигается каретка с закрепленным на ней экструдером. Это очень надежная конструкция, но «напечатать» с ее помощью можно только объекты, которые помещаются внутри каркаса.

1. Циркульные. Такой строительный 3Д-принтер предназначен для строительства больших домов и сооружений на удалении от городов. Представляет собой каретку, которая надета на способную поворачиваться на 360° основу. 

1. С манипуляторами. Это просто роботизированная «рука», которую адаптировали под 3D-печать. Самые сложные в управлении, но и самые гибкие модели.

1. Дельта-тип. В этом случае экструдер подвешивается на трех рычагах, которые закрепляются на стойках. В результате его позиция определяется положением рычагов.

При строительстве небольших домов с помощью 3Д-принтера обычно используют портальные модели, реже — циркульные. Устройства типа «дельта» хороши для больших или высоких домов, а манипуляторы — для создания небольших деталей, для которых важна точность позиционирования экструдера.

Модернизация проверенной технологии

Модель топливного бака Arkyd 300, созданная по технологии QuickCast на стереолитографическом принтере. Процесс QuickCast позволил Planetary Resources объединять несколько деталей в одну, повышая эффективность проектирования и снижая затраты

Метод QuickCast выводит традиционные способы литья, возникшие тысячи лет назад, на новый уровень и идеально подходит для сложного конструирования. 

Для создания литейной модели методом 3D-печати в 3D Systems используется стереолитографическая установка (SLA-принтер). По завершении печати из модели сливается жидкость. Затем она заключается в керамическую литейную форму. Из затвердевшей формы модель выжигается при высоких температурах. В полученную форму заливается металл. После охлаждения форму ломают, чтобы извлечь готовую деталь.

Основные преимущества процесса QuickCast:

• возможность создавать более функциональные детали сложной формы.
• значительная экономия времени благодаря тому, что литейную модель можно создать на основе CAD-модели за один день.
• ускоренное проектирование благодаря отсутствию инструментальной обработки, отнимающей много времени.
• меньшее количество деталей благодаря объединению компонентов.
• возможность использовать любые сплавы, в том числе основных металлов, применяемых в космической и авиатехнике.

Детали для космического аппарата Arkyd. Слева — деталь из титана, созданная методом QuickCast на SLA-принтере 3D Systems. Справа — пластиковая деталь, напечатанная непосредственно на установке ProJet 7000

«QuickCast открывает возможности, ранее недоступные при традиционном производстве. Мы также впечатлены перспективами, которые предлагает 3D-печать металлом, — говорит Крис Воорес, главный инженер Planetary Resources. — Благодаря таким 3D-принтерам 3D Systems, как ProXDMP 320, мы создаем компоненты из титана с еще большей точностью и степенью детализации. С нетерпением ждем, когда сможем применить их в наших будущих космических аппаратах».