De Franse fabrikant van originele apparatuur voor 3D-printen (OEM) en dienstverlener 3DCeram is geselecteerd als de officiële leverancier van de Franse fabrikant van ruimtevoortstuwing ThrustMe om 3D-geprinte keramische onderdelen te leveren voor zijn ruimtevoortstuwingssysteem.
ThrustMe zal nu proberen de expertise van 3DCeram op het gebied van keramische additive manufacturing te benutten en het potentieel van keramische materialen voor ruimtevaarttoepassingen aan te boren. ThrustMe's benadering van 3D-keramiekprinten heeft tot doel de beperkingen van traditionele fabricagematerialen en -technieken te overwinnen. Het bedrijf beweert dat keramische additive manufacturing een compactere, efficiëntere en betrouwbaardere oplossing biedt dan traditionele productie.
3DCeram-verkoopvertegenwoordiger Arnaud Roux merkte op: "Voor 3DCeram zijn we trots op onze samenwerking met ThrustMe, aangezien de succesvolle lancering van een 3D-geprint keramisch onderdeel in de ruimte een belangrijke mijlpaal markeert in de toepassing van additive manufacturing. Het luidt ook een nieuw tijdperk in waarin complexe en op maat gemaakte onderdelen efficiënt kunnen worden geproduceerd, gaat verder dan de traditionele productiebeperkingen. Deze grote vooruitgang bevestigt niet alleen de levensvatbaarheid van 3D-printen als productietool, maar inspireert ons om verder te gaan en de enorme mogelijkheden van de toekomst te ontsluiten."
afbeelding
△3DCeram 3D-printer. Foto via 3DCeram.
ThrustMe wendt zich tot additive manufacturing
ThrustMe, opgericht in 2017, is uitgegroeid tot een van de belangrijkste spelers in de nieuwe ruimteruimte en is gespecialiseerd in de miniaturisatie van elektrische voortstuwingssystemen.
Het "nieuwe ruimtetijdperk" verwijst naar de nieuwste ontwikkelingen en ontwikkelingen in de ruimtevaartindustrie, aangedreven door particuliere bedrijven. Volgens Elena Zorzolli Rossi, Product Manager bij ThrustMe, wordt de commercialisering van de ruimte gedreven door snelle technologische vooruitgang. Zorzolli Rossi beweert dat bedrijven meer risico's moeten nemen, snel moeten herhalen en nieuwe ideeën moeten uitproberen om de ruimtevaartindustrie verder te ontwikkelen. Zorzolli Rossi voegde toe: "De hele productieketen moet klaar zijn om te voldoen aan nieuwe ruimtekosten of levertijden."
In 2020 demonstreerde ThrustMe met succes 's werelds eerste jodium-aangedreven elektrische voortstuwingssysteem in de ruimte. ThrustMe levert nu voornamelijk aan grote satellietlanceerders en heeft een nieuwe productiefaciliteit geopend die 365 producten per jaar kan produceren.
Volgens Zorzolli Rossi koos ThrustMe er na lang onderzoek en verkenning voor om 3D-printen te gebruiken om specifieke onderdelen in de boegschroef te vervaardigen. Bij deze beslissing werd rekening gehouden met vele factoren die additive manufacturing superieur maken aan traditionele productiemethoden.
Zorzolli Rossi legt uit: "Allereerst moet de lucht- en ruimtevaartindustrie vaak complexe vormen produceren die niet gemakkelijk kunnen worden verkregen met traditionele bewerkingsmethoden. Bij ThrustMe praten we niet alleen over complexiteit, maar ook over miniaturisatie, wat de sleutel is tot ons product ontwikkelingsvereisten. In dit geval biedt 3D-printen een transformatieve oplossing om specifieke ontwerpen te maken met de precisie die we nodig hebben."
Bovendien wordt de veelzijdigheid van 3D-printen genoemd als een belangrijk voordeel, waardoor bedrijven ontwerpen snel kunnen herhalen en verfijnen zonder aanzienlijke kosten of doorlooptijden.
Zorzolli Rossi zei: "Traditionele productieprocessen omvatten vaak het maken van mallen of gereedschappen, wat tijdrovend en duur kan zijn. Met 3D-printen kunnen we snel prototypen produceren en ontwerpen herhalen met minimale insteltijd, wat een flexibeler ontwikkelingsproces mogelijk maakt en versnellen onze time-to-market."
afbeelding
△ThrustMe ruimtevaartcomponenten. Foto via ThrustMe.
Waarom keramiek gebruiken?
Zorzolli Rossi zei: "We hebben verschillende factoren grondig geëvalueerd voordat we een keramisch materiaal kozen. Het gebruik van keramiek houdt rekening met verschillende sleutelfactoren die verband houden met de ruige ruimteomgeving, zoals vacuüm en extreme temperatuurbereiken, evenals jodiumplasma. Specifieke kenmerken van bulkvoortstuwing systemen (bijv. hoge energieflux van elementaire deeltjes, secundaire emissie, intens sputteren en etsen met reactieve ionen)."
Uiteindelijk heeft een belangrijke overweging die deze beslissing beïnvloedt, te maken met de omgeving waarin de doelcomponent zal worden uitgevoerd. Zorzolli Ross legt uit: "Sommige van onze componenten worden blootgesteld aan hoge temperaturen in chemisch actieve plasma-omgevingen en vereisen materialen met uitstekende thermische en chemische weerstand. De meest geschikte keuze."
De brede thermische geleidbaarheid van keramiek maakt ze ook een aantrekkelijke optie. In feite zijn efficiënte warmteoverdracht en thermische isolatie van cruciaal belang voor de componenten van ThrustMe. Dit helpt de warmtestroom efficiënt te sturen en voorkomt oververhitting of afkoeling. Keramiek heeft een breed scala aan geleidende eigenschappen, waardoor selectieve warmteoverdracht mogelijk is en optimale prestaties van deze producten worden gegarandeerd.
De elektrische eigenschappen van keramiek speelden ook een belangrijke rol in het materiaalkeuzeproces van ThrustMe. Zorzolli Ross zei: "Onze componenten hadden een materiaal nodig dat elektrische doorslag door hoogspanning effectief kon isoleren en voorkomen. Keramiek heeft uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, waardoor ze ideaal zijn om aan onze strenge eisen op dit gebied te voldoen."
afbeelding
△ThrustMe ruimtevaartonderdelen. Foto via ThrustMe.
Ruimtekeramiek 3D-printen
Vorig jaar kondigde de Franse ruimtevaartorganisatie aan onderzoek te doen naar de toepassing van keramisch 3D-printen bij de optimalisatie van ruimtesubsystemen. In het bijzonder evalueerden de onderzoekers hoe 3D-geprinte oxide-keramische materialen het ontwerp van belangrijke subsystemen voor voortstuwing in de ruimte zouden kunnen verbeteren.
Deze studie benadrukt dat geoptimaliseerde yttrium-aluminium-granaat (YAG) xerogels de gewenste sterkte en kruipweerstand bieden wanneer ze in 3D worden geprint in complexe vormen. Zo zou 3D-geprint YAG-keramiek kunnen worden gebruikt om de basis te vormen van metaallegeringen die worden gebruikt in toekomstige turbinebladen voor verkenning van de verre ruimte.
Bovendien is het International Space Station (ISS) uitgerust met de keramische additive manufacturing-faciliteit van MadeIn Space, de Turbo Ceramic Manufacturing Module (CMM). Deze module bevat een SLA 3D-printer om de haalbaarheid aan te tonen van het fabriceren van een keramische turbinecomponent uit één stuk in een omgeving met microzwaartekracht. Er wordt gezegd dat het de eerste SLA 3D-printer is die in een baan om de aarde draait.
