1 แนวคิดการออกแบบที่ก้าวข้ามข้อจำกัดของการผลิตแบบเดิมๆ
การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะช่วยให้นักออกแบบสร้างองค์ประกอบทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนโดยมีองศาอิสระที่ไม่เคยมีมาก่อน ในขณะที่การพิมพ์ 3D จะเพิ่มวัสดุทีละชั้น ตามทฤษฎีแล้ว อนุญาตให้มีรูปร่างของวัตถุใดๆ ก็ได้ตราบเท่าที่สามารถกำหนดได้ในแบบจำลองคอมพิวเตอร์ แต่การผลิตแบบหักลบแบบดั้งเดิม รวมถึงการตัด จะถูกจำกัดด้วยทางเดินของเครื่องมือและการกำจัดวัสดุ สำหรับส่วนประกอบยานอวกาศโดยเฉพาะ ฟังก์ชันนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากบางครั้งยานอวกาศจำเป็นต้องมีการบูรณาการส่วนประกอบการทำงานที่มีความซับซ้อนสูง รวมถึงโครงสร้างน้ำหนักเบา เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีความแม่นยำ ช่องของเหลวที่ซับซ้อน ฯลฯ ซึ่งเป็นเรื่องท้าทายหรือมีราคาแพงในการผลิตแบบดั้งเดิม
นักออกแบบสามารถเพิ่มโครงสร้างของส่วนประกอบได้อย่างอิสระโดยใช้การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพเชิงกลที่ดีที่สุด ประสิทธิภาพการจัดการความร้อน หรือการลดน้ำหนัก ตัวอย่างเช่น เทคนิคการปรับโครงสร้างทอพอโลยีให้เหมาะสมช่วยให้สามารถลดการใช้วัสดุส่วนประกอบได้อย่างมากในขณะที่เป็นไปตามเกณฑ์ด้านความแข็งแกร่ง ดังนั้น จึงทำให้สามารถปรับปรุงน้ำหนักบรรทุกได้ เช่นเดียวกับการประหยัดเชื้อเพลิงของยานอวกาศ
2 การเลือกใช้วัสดุ: ขยายขอบเขตการใช้งาน
ตัวเลือกวัสดุที่หลากหลายสำหรับชิ้นส่วนยานอวกาศที่เกิดขึ้นได้ด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ ได้แก่ โลหะผสมไทเทเนียม โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง เหล็กกล้าไร้สนิม และโลหะผสมอลูมิเนียม เหนือสิ่งอื่นใด เนื่องจากมีความแข็งแรงทนทานต่อการกัดกร่อน มีความเสถียรต่ออุณหภูมิสูง และมีน้ำหนักเบา วัสดุเหล่านี้จึงนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมเครื่องบิน
โดยเฉพาะโลหะผสมไททาเนียมซึ่งมีความหนาแน่นต่ำและมีความแข็งแรงสูง ได้กลายเป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับส่วนประกอบโครงสร้างของยานอวกาศ อย่างไรก็ตาม การผลิตโลหะผสมไทเทเนียมแบบเดิมๆ มีราคาแพงและท้าทาย เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะสามารถขจัดความท้าทายเหล่านี้ได้อย่างมาก การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างจุลภาคของชิ้นส่วนโลหะผสมไททาเนียมสามารถทำได้โดยการควบคุมพารามิเตอร์การพิมพ์อย่างแม่นยำ ดังนั้นจึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยทั่วไปของชิ้นส่วนเหล่านั้น
นอกจากนี้ การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะยังช่วยให้สามารถใช้วัสดุเกรดตามหน้าที่หรือวัสดุผสม ซึ่งอาจมีลักษณะทางกายภาพที่หลากหลาย รวมถึงความแข็ง ความหนาแน่น หรือการนำความร้อนในพื้นที่ต่างๆ ซึ่งจำเป็นต่อการตอบสนองเกณฑ์ประสิทธิภาพของชิ้นส่วนยานอวกาศในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
3 การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการหมายถึงการเพิ่มคุณภาพและประสิทธิภาพการผลิต
การบรรลุการผลิตชิ้นส่วนตามสั่งที่มีประสิทธิภาพและมีคุณภาพสูงนั้นขึ้นอยู่กับการปรับกระบวนการของการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะให้เหมาะสมที่สุด ซึ่งครอบคลุมถึงการปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์การพิมพ์อย่างละเอียด (เช่น กำลังเลเซอร์ ความเร็วในการสแกน ความหนาของชั้น ฯลฯ) การแปรรูปและการรีไซเคิลวัสดุที่เป็นผง และการปรับปรุงการดำเนินการหลังการประมวลผล รวมถึงการรักษาความร้อน การรักษาพื้นผิว ฯลฯ)
การปรับพารามิเตอร์การพิมพ์ให้เหมาะสมอย่างต่อเนื่องช่วยลดการเกิดข้อบกพร่องได้อย่างมาก (เช่น รูพรุน รอยแตก ฯลฯ) จึงช่วยเพิ่มความหนาแน่นและคุณภาพทางกลของชิ้นส่วน ลักษณะการสร้างเลเยอร์ต่อเลเยอร์ของการพิมพ์โลหะ 3D ยังช่วยให้สามารถฝังเซ็นเซอร์ ส่วนประกอบการทำงาน ฯลฯ ในระหว่างกระบวนการพิมพ์ได้ ดังนั้นจึงได้รับการออกแบบและการผลิตชิ้นส่วนแบบครบวงจร ดังนั้นจึงลดขั้นตอนการประกอบ และปรับปรุงความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของทั้งระบบ .
4, การใช้งานจริง: ขั้นตอนจากการผลิตจำนวนมากไปจนถึงต้นแบบ
ตั้งแต่การผลิตต้นแบบไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก การใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติโลหะในการผลิตชิ้นส่วนยานอวกาศได้ขยายออกไปอย่างต่อเนื่อง เพื่อผลิตส่วนประกอบที่สำคัญ เช่น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ ถังเก็บเชื้อเพลิง และระบบป้องกันความร้อน หน่วยงานด้านอวกาศ เช่น NASA และ ESA ได้นำเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติมาใช้ ส่วนประกอบเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเท่านั้น แต่ยังช่วยลดรอบการผลิตและค่าใช้จ่ายได้อย่างมากอีกด้วย
นอกจากนี้ การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะยังมอบโอกาสในการซ่อมแซมในวงโคจรและการปรับปรุงยานอวกาศอีกด้วย นักบินอวกาศสามารถสร้างหรือเปลี่ยนชิ้นส่วนที่แตกหักในวงโคจรได้ทันทีด้วยการพกพาเครื่องพิมพ์ 3 มิติและวัตถุดิบที่จำเป็น ดังนั้นจึงเป็นการเพิ่มความยืดหยุ่นและความสามารถในการปฏิบัติงานที่ยั่งยืนของยานอวกาศอย่างมาก
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminum-high-Performance-radiator-by-3d.html