Взлетевшая ракета и напечатанный чизкейк : как 3D-печать меняет производство

Запущен первый космический корабль. ракета Запущен первый космический корабль, 85% массы которого было создано с помощью 3D-принтеров. Это лишь один из впечатляющих примеров того, как 3D-печать проникла в отрасли от аэрокосмической до пищевой, сообщает научный обозреватель Forbes Анатолий Глянцев.

23 марта мыс Канаверал. взлетела ракета Созданная компанией Relativity Space ракета Terran 1 примечательна тем, что 85% ее массы изготовлено методом 3D-печати. Согласно сайту компании, это означает, что Terran 1 содержит 100 раз меньше компонентов от обычных аналогов, а также круг. производства Его срок службы составляет всего 60 дней.

Новость появилась почти одновременно о чизкейке , напечатанном 7 компонентов на 3D-принтере. Технология изготовления десертов получила признание в исследовательской работе, опубликованной в журнале npj Science of Food. Казалось бы, диковинка, «3D-кулинария» может стать новым направлением в пищевой промышленности.

3D-печать медленно, но верно набирает обороты в производство . Она уже зарекомендовала себя как метод производства прототипов и единичных изделий, на очереди — массовое производство.

В космос из принтера

На первый взгляд, Terran 1 выглядит как самый обычный авианосец легкого класса. Его две ступени (девять движителей на первой и один на второй) могут выводить полезную нагрузку весом до 1 250 кг на низкую околоземную орбиту. Единственный необычный вариант топлива — жидкий метан. Однако Relativity Space — не первая попытка превратить природный газ в ракетное топливо. Пары жидкий метан + жидкий кислород были разработаны такими гигантами космической промышленности, как SpaceX и United Launch Alliance (первый — для экспериментального самолета Starship, второй — для перспективного авианосца Vulcan).

Необычным аспектом двигателя Terran 1 является то, что он изготовлен с помощью 3D-принтера: эксперименты с 3D-печатными реактивными двигателями ведутся как минимум с 2015 года, но Relativity Space не построила прототип и начала летные испытания силовой установки, которая Компания не создала двигательную установку. Однако первый запуск оказался неудачным. На первом этапе отделения произошел сбой. Причина должна быть выявлена и устранена.

Двигатели изготовлены с использованием методов 3D-печати, а также являются почти . вся ракета . Компания называет 33-метровое детище самым большим объектом, когда-либо напечатанным 3D . напечатанном 3D-принтеры. Предположительно, с этим могут возникнуть проблемы у производителей, печатающих целые дома. Но вы должны признать, что пространство ракета конструкция гораздо более высокотехнологична, чем дом из песка, глины и рисовой соломы.

Terran 1 еще проходит испытания, но Relativity Space уже анонсировала его преемника, Terran R. ракеты Terran R, включая двигатели, будет многоразовым, как и полезная грузовая оболочка; Terran R может нести полезную нагрузку до 20 тонн на низкой околоземной орбите. Тестовый запуск запланирован на 2024 год.

Компания подписала контракты на запуск Terran 1 и Terran R на общую сумму 1,65 млрд долларов США, при этом стоимость Terran 1 составляет 12 млн долларов США, а Terran R не объявлена.

Документация по теме

Эпоха скульпторов

Мировой рынок 3D-печати составляет почти 17 млрд долларов США в 2022 году, и, по прогнозам экспертов, к 2030 году он будет расти в среднем на 23% в год, что намного быстрее, чем мировая экономика. 76% доходов приходится на промышленные принтеры, но все чаще приобретаются и устройства, изготовленные на заказ. Все больше людей хотят приобрести трехмерные принтеры для научных семинаров, школ и даже небольших компаний, печатающих индивидуальные отпечатки на дому. В России самые дешевые модели продаются в розничных магазинах менее 30 000 рублей.

Использование 3D-печати в промышленности «распыляется» по отраслям: лидером в 2022 году стала автомобильная промышленность, на которую приходится лишь 23% глобальных доходов от 3D. Остальные 77% распределены между рядом других отраслей. К ним относятся аэрокосмическая и оборонная промышленность, медицина и особенно стоматология. Здесь принтеры необходимы для создания дополнений и имплантатов. В перспективе потребуются целые инструменты. Ожидается взрывной рост в ювелирной промышленности.

Печать на продуктах питания также будет набирать обороты. Однако эксперты предвидят для нее гораздо более близкие позиции. Это, например, производство мяса растительного происхождения с рекомендациями, аналогичными рекомендациям для натурального мяса. Или создание продуктов для людей с дисфагией. Они теперь вынуждены питаться всевозможными пюреобразными продуктами всех видов. Та же неуловимая консистенция, но привычный внешний вид пищи может стать для этих пациентов большим благословением. Наконец, врачи могут «готовить» еду в соответствии с потребностями отдельных пациентов, а повара-гурманы пользуются беспрецедентной творческой свободой.

Как ни привлекательно, но пахнет чизкейк. напечатанных Не менее увлекательно, чем запах чизкейка, ключевое положение современных 3D-принтеров — создание оригинальных объектов массового производства; трехмерная печать позволяет создавать их с огромной точностью.

Документация по теме

Ответ Родену

3D-принтеры потенциально выгодны в массовом производстве производстве . Космическая ракета Relativity Space Rocket иллюстрирует основные преимущества такого подхода. Один и тот же принтер может печатать широкий спектр комплектующих. В результате, конечному производителю приходится меньше Поставщики. Кроме того, возможность создавать объекты практически любой формы позволяет отказаться от некоторых сложных компонентов вместо множества простых. Это минимизирует процесс сборки, а также количество стыков, соединений и креплений. Это традиционно слабое место каждой конструкции. При прочих равных условиях. Все это означает экономию времени, денег и снижение вероятности возникновения дефектов. Быстрое создание изделий космического уровня ракеты От металлического порошка до единого завода — разве это не мечта производителя?

Еще одно преимущество — экономия материала. Промышленность следует совету французского скульптора Огюста Родена, который сказал: «Материал не нужен». Это «ненужное» — не только трата материала, но и отходы, от которых нужно отказаться: 3D-принтер ничего не режет и не фрезерует. Напротив, он незаметно добавляет в нужных местах и постепенно создает изделие.Технология трехмерной печати неспроста называется аддитивной.

Потому что мы еще не ездим на на напечатанных авто, не сидим на напечатанных стульях и не едим напечатанные котлеты напечатанными Вилки; потому что существуют серьезные (хотя и преодолимые) технические препятствия для крупномасштабной трехмерной печати.

Документация по теме

Сопротивление материала

Ранний метод трехмерной печати — стереолитография — был запатентован в 1986 году. Его суть заключается в том, что заготовка формируется из пластичной фотополимерной смолы. При облучении этого материала ультрафиолетовым светом происходит полимеризация. Маленькие молекулы соединяются между собой, становятся больше, и вещество отвердевает. Понятно, что такой подход не работает с большинством материалов.

Другой обычный метод — конструирование из расплавленной пряжи, более известный под защищенным торговым названием FDM. В качестве материала используется пластиковая пряжа, собранная в катушки. Принтер расплавляет концы нити и наносит размягченный пластик на заготовку.

Но при всех преимуществах пластика многое должно быть металлическим: почти 53% рынка в 2022 году составит примерно металлическая 3D-печать. Чаще всего здесь используется технология послойной печати. Селективный лазерный обжиг и селективное плавление лазером. Металлические порошки используются для получения тонких слоев, свариваемых вместе лазерным лучом или обжигаемых. Часто в пыль добавляют многостороннюю основу, и она сгорает.

Такой подход имеет серьезные недостатки. Во-первых, изделие получается пористым, что отрицательно сказывается на его прочности. Это можно игнорировать при изготовлении оригиналов, где размер и форма имеют первостепенное значение, но не при производстве массовой продукции. Во-вторых, такие принтеры медлительны и неповоротливы. Их вес составляет десятки или даже сотни граммов на Например, для «лепки» промышленной турбины весом в несколько сотен килограммов требуется несколько сотен часов. Кроме того, размер принтеров, работающих по этой технологии, очень ограничен.

Документация по теме

Ростки будущего

Технология прямого лазерного выращивания является гораздо более перспективной. В установках такого типа формируется газовый поток, который переносит парящий металлический порошок. Лазерный луч плавит металл непосредственно в луче, а не на поверхности детали. Это позволяет избежать образования ресурсов в материале. Кроме того, производительность этой технологии измеряется в килограммах в час. Наконец, для этого типа принтера практически не существует ограничений по размеру изделия. Сопло, формирующее газовую струю, и линза, фокусирующая лазерный луч, могут быть собраны в небольшой мобильный инструмент, который раздвигает заготовки любого размера. По некоторым оценкам, массовое внедрение этой технологии может повысить производительность металлообработки в десять раз и снизить производственные затраты в три-пять раз.

Существует множество других методов 3D-печати. Ассортимент материалов постоянно расширяется. Например, в 2018 году из стекла были напечатаны сложные графеновые фигурные объекты, которые доказали свою эффективность через год.

Компания Lemolactivity Space использует свой собственный частный метод печати, детали которого не раскрываются. Однако, судя по ее способности создавать 33 метра ракету через 60 дней, как с точки зрения размера, так и с точки зрения производительности, все должно быть в порядке. Конечно, экономические аспекты еще недостаточно ясны. Но эта история показывает, что если вы можете изобрести технологию, рано или поздно она станет дешевле. В ближайшие десятилетия мы можем стать свидетелями новой промышленной революции, основанной на 3D-технологиях.