چاپ سه بعدی MAD چگونه سیستم های فضایی Raven می خواهند تولید فضایی را دوباره اختراع کنند – 3DPrint.com

وقتی دو دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه اوکلاهما آنها قصد داشتند تولید کامپوزیت را در سال 2020 دوباره تصور کنند، آنها احتمالاً پیش بینی نمی ،د که نوآوری آنها چقدر سریع شتاب می گیرد. سریع به جلو تا 2024، و سیستم های فضایی ریون خود را به ،وان یک نیروی نوظهور در هوافضا و دفاع تثبیت کرده است و برای کار اصلی خود در کامپوزیت های ترموست پرینت سه بعدی، کمک های مالی، قراردادها و سرمایه گذاری ها را به دست آورده است.

این کامپوزیت‌ها که از رزین‌های تقویت‌شده با الیافی مانند کربن یا شیشه ساخته شده‌اند، به دلیل مقاومت در برابر حرارت، استحکام و ویژگی‌های سبک وزن ارزش بالایی دارند. این ویژگی ها آنها را برای صنایع پر تقاضا ضروری می کند. با این حال، روش‌های سنتی تولید کامپوزیت‌های گرماسخت هم آهسته و هم گران هستند و اغلب به ساعت‌ها یا حتی روزها در کوره نیاز دارند تا سخت شوند.

در قلب موفقیت Raven، فناوری چاپ سه بعدی مایکروویو کمک رسوب (MAD) ثبت اختراع آن است که این چالش ها را به طور مستقیم برطرف می کند. این نوآوری، چاپ سه بعدی با جوهر نوشتاری مستقیم و مقیاس‌پذیر را از کامپوزیت‌های ترموست و پرسرامیک با پخت مواد بلافاصله پس از رسوب امکان می‌دهد. برخلاف روش‌های سنتی، فناوری MAD از رزین‌ها و پرکننده‌های درجه یک هوافضا استفاده می‌کند که می‌توانند در ،یب‌های اختصاصی طراحی شوند. اینها شامل مواد پیشرفته ای مانند اپو،ی، فنولیک، سیلی،، کاربید سیلی، و کامپوزیت های کربن-کربن است که همگی برای کاربردهای با کارایی بالا حیاتی هستند.

فناوری MAD که در ابتدا به ،وان یک ابزار تحقیقاتی بر روی یک چاپگر در مقیاس رومیزی توسعه یافت، به فرآیندی در مقیاس صنعتی تبدیل شد که قادر به پخت کامپوزیت ها در حین چاپ است و نیاز به کوره را کاملاً دور می زند. این فناوری نه تنها در زمان صرفه جویی می کند، بلکه امکان تولید سریعتر و کارآمدتر را نیز فراهم می کند.

MAD امکانات جدیدی را برای مواد درجه یک هوافضا از جمله سپرهای حرارتی، سیستم‌های حفاظت حرارتی و اجزای ساختاری باز می‌کند. این شرکت اکنون روی افزایش مقیاس متمرکز شده است و از سخت‌افزار اثبات مفهومی به ماشین‌های چند محوره و آماده تولید که برای کاربردهای با تقاضای بالا طراحی شده‌اند، تمرکز کرده است.

فناوری چاپ سه بعدی MAD Raven نمی تواند در زمان بهتری ارائه شود. مشکلات زنجیره تامین در هوافضا و دفاع سال‌ها است که صنایع را با زمان طول، و روش‌های تولید منسوخ ایجاد گلوگاه‌های مهمی درگیر کرده است. فناوری MAD با ساده‌سازی تولید و ایجاد زمان‌های چرخش سریع‌تر، Raven را به ،وان یکی از راه‌حل‌های این چالش‌های جاری معرفی می‌کند.

در اکتبر سال 2024، ریون با تأمین 1.8 میلیون دلار گام بزرگی به جلو برداشت نیروی هوایی آمریکا AFWERX فاز دوم قرارداد STTR (انتقال فناوری مشاغل کوچک). هدف، ایجاد پوسته‌های پرینت سه‌بعدی برای آزمایش پرواز مافوق صوت است، که یک نیاز حیاتی برای و، نیروی هوایی (DAF) است.

آئروسل ها به ،وان سد محافظ برای وسایل نقلیه مافوق صوت در هنگام ورود مجدد به جو زمین عمل می کنند، جایی که آنها با گرمای شدید و فشار ناشی از اصطکاک هوا مواجه می شوند. این اجزا به محافظت از وسیله نقلیه و محموله آن – خواه سنسورهای پیشرفته، محموله یا سلاح – در برابر دمایی که می تواند از هزاران درجه فارنهایت فراتر رود، کمک می کند.

برای نیروی هوایی، پرواز مافوق صوت نشان دهنده مرزی در دفاع ملی است. وسایل نقلیه مافوق صوت که با سرعتی بیش از 5 ماخ حرکت می کنند، پتانسیل این را دارند که محموله ها را به سرعت تحویل دهند و از سیستم های دفاع موشکی فعلی فرار کنند، که آنها را به یک مزیت حیاتی در جنگ مدرن تبدیل می کند. با این حال، پیشرفت این فناوری نیاز به آزمایش دقیق در شرایط واقعی دارد. پوسته‌های هوانوردی کلیدی برای این تلاش هستند و وسایل نقلیه مافوق صوت را قادر می‌سازند تا از ورود مجدد جوی زنده بمانند و در عین حال داده‌های حیاتی را برای توسعه بیشتر جمع‌آوری کنند.

روش‌های تولید سنتی برای پوسته‌های هوا کند و گران هستند و به گروه محدودی از تامین‌کنندگان متکی هستند. لاکهید مارتین، بوئینگ، و دینامیک عمومی. در عوض، MAD ثبت اختراع Raven می‌تواند پوسته‌های هوازی سبک و مقاوم در برابر حرارت را با امکان پخت تقریباً واقعی کامپوزیت‌های ترموست درجه هوافضا در طول فرآیند چاپ تولید کند.

برای این پروژه، ریون با مستقر در آتلانتا همکاری کرد شرکت های SpaceWorks و مرکز مطالعات مافوق صوت و سیستم ورودی (شطرنج) در دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign. CHESS آزمایش‌های درجه علمی مواد را برای مواد شدید به کار می‌گیرد و امکان توسعه و صلاحیت تخت‌های آزمایش پرواز چاپ سه‌بعدی تولید شده توسط Raven را فراهم می‌کند.

از سال 2017، SpaceWorks در خط مقدم توسعه وسایل نقلیه ورودی مجدد قرار گرفته است، و راه حل هایی را برای نیازهای ،تی و تجاری تست های مافوق صوت ارائه می دهد. تای، کانسا، معاون سیستم‌های دفاعی و فضایی در گفت‌وگو با فناوری پیشرفته پرینت سه‌بعدی Raven، ما آماده کاهش هزینه‌ها و گسترش قابلیت‌ها، ارائه تست‌های مافوق صوت مقرون‌به‌صرفه و با کارایی بالا به ،وان خدماتی به صنعت هستیم. SpaceWorks.

با تکیه بر این شتاب، ریون بودجه حیاتی را برای گسترش عملیات خود به دست آورد. در نوامبر 2024، استارت‌آپ مستقر در کانزاس سیتی یک دور سرمایه‌گذاری اولیه بیش از 2 میلیون دلاری را که به رهبری Backswing Ventures با مشارکت چند سرمایه گذار دیگر. این سرمایه جدید توسعه خطوط تولید MAD را برای حل مسائل حیاتی زنجیره تامین برای حفاظت حرارتی و سازه های سبک سرعت می بخشد.

دیگر دستاوردهای مهم شامل تضمین قراردادها و کمک های مالی از ناسا و بنیاد ملی علوم (NSF). در واقع، کار آنها با NSF در یک کمک هزینه 275000 دلاری فاز I SBIR، Raven را واجد شرایط دریافت 2 میلیون دلار بودجه اضافی می‌کند و امکان تحقیق و توسعه بیشتر در زمینه چاپ سه بعدی مواد کامپوزیتی با دمای بالا با استفاده از فناوری MAD را فراهم می‌کند.

با حرکت رو به جلو، Raven با بلندپروازانه‌ترین پروژه‌اش تا به حال اه، خود را حتی بالاتر می‌برد: یک ماموریت نمایشی که برای سال 2025 برنامه‌ریزی شده است. یکی از کپسول‌های فضایی پرینت سه‌بعدی آن که برای مقاومت در برابر گرما و فشار شدید ناشی از ورود مجدد جو طراحی شده است، در یک ماموریت آزمایش می‌شود. به ایستگاه فضایی بین المللی (ISS).

این کپسول در صندوق عقب کپسول Dragon SpaceX قرار خواهد گرفت که پس از ورود مجدد می سوزد. در طول این فرآیند، کپسول ریون به بیرون پرتاب می‌شود، داده‌هایی را جمع‌آوری و ارسال می‌کند تا ثابت کند که اولین شی چاپ‌شده سه‌بعدی است که از ورود مجدد از فضا جان سالم به در می‌برد. این شرکت حتی در حال بررسی پخش زنده این رویداد یا میزب، یک مهم، تماشا برای نشان دادن این نقطه عطف است.