Kỹ thuật in

Tầng mặt trăng được in 3D WAAM có thể mở khóa “nhiệm vụ khám phá bền vững”

Công ty in 3D kim loại robot của Hà Lan MX3D đã xây dựng một 'sàn xương' hiệu quả bằng vật liệu mới cho một khu định cư nguyên mẫu của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA).

Bằng cách kết hợp phân tích bản đồ ứng suất phác thảo với in 3D, công ty đã có thể xây dựng một cấu trúc thép siêu nhẹ với thiết kế giống như web mịn, với khối lượng giảm 395 ki-lô-gam. Theo kỹ sư Advenit Makaya của ESA, dự án đã cho thấy hiệu quả và tiềm năng sản xuất mặt trăng của công nghệ MX3D, có thể được sử dụng để xây dựng các cấu trúc dựa trên regolith trong tương lai.

Makaya cho biết: “Đây là một thành tựu đáng chú ý của MX3D, càng làm nổi bật tiềm năng của kỹ thuật sản xuất phụ gia này cho một loạt các ứng dụng vũ trụ. “Tính linh hoạt trong thiết kế và khả năng kết hợp cấu trúc in với hệ thống giám sát nhúng, rất đáng để nghiên cứu cho các ứng dụng trong cấu trúc không gian.”

“Kỹ thuật này cũng có thể được xem xét cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng tại chỗ trong các nhiệm vụ thăm dò bền vững, bằng cách sử dụng nguyên liệu kim loại có nguồn gốc từ cây cỏ có sẵn tại địa phương.”

MX3D's metal 3D printed lunar floor.
MX3D's 495 – kilôgam sàn mặt trăng in 3D inox. Ảnh qua ESA.

Một thiết kế 'bộ xương' xuất sắc

Được xây dựng cho môi trường sống trên Mặt trăng nguyên mẫu của ESA bốn tầng đang được phát triển bởi công ty kiến ​​trúc Skidmore, Owings và Merrill (SOM) , Sàn của MX3D đã được tối ưu hóa về mặt cấu trúc liên kết để tiết kiệm vật liệu nhất có thể. Trong thực tế, điều này có nghĩa là cấu trúc được in 3D bằng công nghệ WAAM độc quyền của công ty thành sáu đoạn thẳng đứng, trước khi được hàn thành một cấu trúc phụ gắn kết.

Được nâng đỡ bởi ba cột, sàn nhà có một loạt các tấm tạo thành một 'lưới' có khả năng hoạt động như một cấu trúc hỗ trợ mà không cần phải 'lấp đầy', trong khi thiết kế tổng thể của nó hướng về chu vi và trung tâm của nó, cho phép các khu vực này được in 3D với độ dày giảm, nhưng không phải trả giá cho sự gắn kết hoặc toàn vẹn.

Daniel Inocente, Nhà thiết kế cao cấp của SOM cho dự án giải thích: “Chúng tôi đã xem xét các hạn chế sản xuất và sử dụng phân tích của mình để nội suy một mẫu web tuân theo các giới hạn góc của máy in 3D. “Mặt cắt và độ dày cũng được phân tích và phân biệt để giảm khối lượng tổng thể – với độ dày giảm ở ranh giới bên ngoài / bên trong.”

Tham gia xung quanh 246 giờ tới xây dựng, 308 Sàn thép không gỉ LSi hiện đã được hoàn thiện và sau khi được ghép lại với nhau, nó có chiều ngang khoảng 4,5 mét. Cuối cùng, cấu trúc đã không thể xuất hiện như một phần của cuộc triển lãm 'Sự sống ngoài Trái đất' Venice Biennale của SOM như dự kiến, nhưng theo Giám đốc điều hành MX3D Gijs van der Velden, dự án vẫn chứng minh được tiềm năng về trọng lượng nhẹ của các công nghệ của nó.

Van der Velden kết luận: “Đó là một dự án hoàn hảo để MX3D tận dụng kinh nghiệm của mình trong việc in các cấu trúc kim loại được tối ưu hóa cấu trúc liên kết”. “Đạt được việc sử dụng vật liệu tối ưu là mục tiêu của công ty tại MX3D bởi vì – cũng giống như khi thiết kế các ứng dụng không gian – mỗi kilo giảm được trong thiết kế MX3D là một chiến thắng trực tiếp cho tính khả thi của dự án.”

A 3D model showing the web-like design of MX3D's 3D printed lunar floor.
Sử dụng phân tích bản đồ ứng suất phân định và tối ưu hóa cấu trúc liên kết, tầng của các nhà thiết kế đã có thể làm cho nó nhẹ hơn đáng kể so với trước đây. Hình ảnh qua ESA.

Chuyên môn xây dựng của MX3D

Dựa trên Metal XL , một phần mềm MX3D được mô tả là “đầu tiên dành riêng cho WAAM robot” và được gắn trên máy in Máy móc ABB, cách tiếp cận của công ty cho phép xây dựng kiến ​​trúc quy mô lớn tùy chỉnh. Trong thời gian gần đây, công ty cũng đã bắt đầu sản xuất các hệ thống của riêng mình với máy in 3D M1 , gần đây đã đạt được a bơm tiền mặt € 2. 25 triệu để tài trợ cho R&D và phát hành thêm.

Kể từ khi khởi chạy trong 2015, công ty đã đều đặn mở rộng quy mô ứng dụng các công nghệ của mình, ngay từ lần đầu tiên Xe đạp 'Arc' in 3D trong 2016, Lên đến một đầu nối cầu thép được cho là đã tạo ra “sự quan tâm đáng kể từ các công ty xây dựng” trở lại 2019.

Bằng cách sử dụng phương pháp WAAM độc đáo của mình, công ty cũng đã tiến hành xây dựng những cây cầu và công bố công trình đầu tiên như vậy 12 Cấu trúc dài hàng mét tại kênh đào Oudezijds Achterburgwal của Amsterdam vào tháng 6 2021. Làm việc với CSIC , Đại học Hoàng gia London Viện Alan Turing , MX3D đã có thể kết hợp các cảm biến vào cấu trúc, cho phép thu thập dữ liệu để tạo ra một bộ đôi kỹ thuật số của cấu trúc.

Vào thời điểm đó, van der Velden tuyên bố rằng cây cầu “chỉ là khởi đầu” cho các công nghệ của công ty, và sau thành công của dự án hàng không vũ trụ gần đây, Giám đốc Vật liệu và Quy trình của ESA Thomas Rohr, hiện đã lên tiếng về không gian. – tiềm năng mặc định của các công nghệ do rô bốt của MX3D tiến lên phía trước.

Rohr kết luận: “Các khả năng của MX3D thể hiện sự đồng tình đầy cảm hứng của kỹ thuật và nghệ thuật, và là một ví dụ tuyệt vời khác về mức độ AM đã tham gia vào xã hội của chúng ta,” Rohr kết luận. “Đối với các ứng dụng không gian, những công nghệ như vậy không chỉ cung cấp các cải tiến về hiệu suất mà còn có thể dẫn đến các giải pháp thiết kế khả thi và chưa từng có.”

In 3D trong không gian bên ngoài

Mặc dù không nghi ngờ gì về khả năng mở rộng ngày càng tăng, nhưng công nghệ in 3D của MX3D không phải là công nghệ đầu tiên được sử dụng để xây dựng các ngôi nhà trên các thế giới khác. Ví dụ: có trụ sở tại Texas ICON , đã được NASA giao nhiệm vụ phát triển một hệ thống xây dựng ngoài thế giới nó có khả năng xây dựng một căn cứ Mặt Trăng vĩnh viễn chỉ sử dụng regolith Mặt Trăng.

Gần đây hơn, ICON cũng đã được ký hợp đồng với 3D in một thói quen trên sao Hỏa tái tạo chính xác các điều kiện mà các phi hành gia sẽ trải qua khi họ thăm bề mặt sao Hỏa. Bắt đầu từ năm sau, cấu trúc này được thiết lập để tổ chức một cuộc thử nghiệm thực địa kéo dài ba năm của NASA, thử nghiệm hiệu quả của hệ thống dinh dưỡng của nó, cũng như tác động vật lý và hành vi của việc tiếp xúc lâu dài với sự sống trên hành tinh đỏ.

Trong khi đó, bên ngoài Hoa Kỳ, các nhà khoa học tại Đại học Kỹ thuật Braunschweig Laser Zentrum Hannover (LZH) đã cố gắng Lần đầu tiên in 3D mặt trăng không trọng lực . Tia laser gắn trên máy bay của nhóm nghiên cứu làm tan chảy moondust vào các cấu trúc trên Mặt trăng, giúp người điều hành chuyến bay không phải vận chuyển hàng hóa nặng từ Trái đất lên bề mặt Mặt trăng.

Để cập nhật những tin tức mới nhất về in 3D, đừng quên đăng ký kênh Bản tin ngành in 3D hoặc theo dõi chúng tôi trên Twitter hoặc thích trang của chúng tôi trên Facebook .

Để tìm hiểu sâu hơn về sản xuất phụ gia, bây giờ bạn có thể đăng ký Youtube kênh, có thảo luận, tóm tắt và các cảnh quay về in 3D trong thực tế.

Bạn đang tìm việc làm trong ngành sản xuất phụ gia? Chuyến thăm Công việc in 3D để lựa chọn các vai trò trong ngành.

Hình ảnh nổi bật cho thấy sàn mặt trăng in 3D bằng thép không gỉ của MX3D. Ảnh qua ESA.

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button