20वीं शताब्दी के बाद से, मानव जाति अंतरिक्ष की खोज करने और पृथ्वी के बाहर क्या है, इसे समझने के प्रति आकर्षित रही है।नासा और ईएसए जैसे प्रमुख संगठन अंतरिक्ष अन्वेषण में सबसे आगे रहे हैं, और इस विजय में एक अन्य महत्वपूर्ण खिलाड़ी 3डी प्रिंटिंग है।कम लागत पर तेजी से जटिल पुर्जों का उत्पादन करने की क्षमता के साथ, यह डिजाइन तकनीक कंपनियों में तेजी से लोकप्रिय हो रही है।यह कई अनुप्रयोगों के निर्माण को संभव बनाता है, जैसे कि उपग्रह, स्पेससूट और रॉकेट घटक।वास्तव में, स्मारटेक के अनुसार, निजी अंतरिक्ष उद्योग के योगात्मक निर्माण का बाजार मूल्य 2026 तक €2.1 बिलियन तक पहुंचने की उम्मीद है।
प्रारंभ में, 3डी प्रिंटिंग का उपयोग मुख्य रूप से चिकित्सा, मोटर वाहन और एयरोस्पेस उद्योगों में तेजी से प्रोटोटाइप बनाने के लिए किया गया था।हालाँकि, जैसे-जैसे तकनीक अधिक व्यापक होती गई है, इसका उपयोग अंतिम-उद्देश्य वाले घटकों के लिए तेजी से किया जा रहा है।धातु योज्य विनिर्माण प्रौद्योगिकी, विशेष रूप से एल-पीबीएफ, ने अत्यधिक अंतरिक्ष स्थितियों के लिए उपयुक्त विशेषताओं और स्थायित्व के साथ विभिन्न प्रकार की धातुओं के उत्पादन की अनुमति दी है।अन्य 3डी प्रिंटिंग तकनीकों, जैसे डीईडी, बाइंडर जेटिंग और एक्सट्रूज़न प्रक्रिया का भी एयरोस्पेस घटकों के निर्माण में उपयोग किया जाता है।हाल के वर्षों में, एयरोस्पेस घटकों को डिजाइन करने के लिए 3डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके मेड इन स्पेस और रिलेटिविटी स्पेस जैसी कंपनियों के साथ नए बिजनेस मॉडल सामने आए हैं।
सापेक्षता अंतरिक्ष एयरोस्पेस उद्योग के लिए 3डी प्रिंटर विकसित कर रहा है
एयरोस्पेस में 3डी प्रिंटिंग तकनीक
अब जबकि हमने उनका परिचय करा दिया है, आइए एयरोस्पेस उद्योग में उपयोग की जाने वाली विभिन्न 3डी प्रिंटिंग तकनीकों पर करीब से नज़र डालें।सबसे पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि धातु योजक निर्माण, विशेष रूप से एल-पीबीएफ, इस क्षेत्र में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।इस प्रक्रिया में धातु पाउडर परत दर परत फ्यूज करने के लिए लेजर ऊर्जा का उपयोग करना शामिल है।यह विशेष रूप से छोटे, जटिल, सटीक और अनुकूलित भागों के उत्पादन के लिए उपयुक्त है।एयरोस्पेस निर्माता DED से भी लाभान्वित हो सकते हैं, जिसमें धातु के तार या पाउडर जमा करना शामिल है और मुख्य रूप से मरम्मत, कोटिंग, या अनुकूलित धातु या सिरेमिक भागों के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है।
इसके विपरीत, बाइंडर जेटिंग, हालांकि उत्पादन की गति और कम लागत के मामले में फायदेमंद है, उच्च-प्रदर्शन वाले यांत्रिक भागों के उत्पादन के लिए उपयुक्त नहीं है क्योंकि इसके लिए प्रसंस्करण के बाद के मजबूत कदमों की आवश्यकता होती है जो अंतिम उत्पाद के निर्माण समय को बढ़ाते हैं।अंतरिक्ष वातावरण में एक्सट्रूज़न तकनीक भी प्रभावी है।यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सभी पॉलिमर अंतरिक्ष में उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं हैं, लेकिन उच्च प्रदर्शन वाले प्लास्टिक जैसे PEEK कुछ धातु भागों को उनकी ताकत के कारण बदल सकते हैं।हालाँकि, यह 3D प्रिंटिंग प्रक्रिया अभी भी बहुत व्यापक नहीं है, लेकिन यह नई सामग्रियों का उपयोग करके अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए एक मूल्यवान संपत्ति बन सकती है।
लेजर पाउडर बेड फ्यूजन (एल-पीबीएफ) एयरोस्पेस के लिए 3डी प्रिंटिंग में व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है।
अंतरिक्ष सामग्री की क्षमता
एयरोस्पेस उद्योग 3डी प्रिंटिंग के माध्यम से नई सामग्रियों की खोज कर रहा है, नए विकल्पों का प्रस्ताव कर रहा है जो बाजार को बाधित कर सकते हैं।जबकि टाइटेनियम, एल्यूमीनियम, और निकल-क्रोमियम मिश्र धातु जैसी धातुएं हमेशा मुख्य फोकस रही हैं, एक नई सामग्री जल्द ही स्पॉटलाइट चुरा सकती है: चंद्र रेजोलिथ।चंद्र रेजोलिथ चंद्रमा को ढकने वाली धूल की एक परत है, और ईएसए ने इसे 3डी प्रिंटिंग के साथ संयोजित करने के लाभों का प्रदर्शन किया है।ईएसए के एक वरिष्ठ निर्माण इंजीनियर एडवेनिट मकाया, चंद्र रेजोलिथ को कंक्रीट के समान बताते हैं, जो मुख्य रूप से सिलिकॉन और अन्य रासायनिक तत्वों जैसे लोहा, मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन से बना होता है।ईएसए ने लिथोज़ के साथ नकली चंद्र रेगोलिथ का उपयोग करके वास्तविक चंद्रमा की धूल के समान गुणों के साथ छोटे कार्यात्मक भागों जैसे स्क्रू और गियर का उत्पादन करने के लिए भागीदारी की है।
चंद्र रेजोलिथ के निर्माण में शामिल अधिकांश प्रक्रियाएं गर्मी का उपयोग करती हैं, जिससे यह एसएलएस और पाउडर बॉन्डिंग प्रिंटिंग सॉल्यूशंस जैसी तकनीकों के अनुकूल हो जाती है।ईएसए सामग्री के साथ मैग्नीशियम क्लोराइड को मिलाकर और नकली नमूने में पाए जाने वाले मैग्नीशियम ऑक्साइड के साथ मिलाकर ठोस भागों के उत्पादन के लक्ष्य के साथ डी-शेप तकनीक का भी उपयोग कर रहा है।इस चंद्र सामग्री के महत्वपूर्ण लाभों में से एक इसका महीन प्रिंट रिज़ॉल्यूशन है, जो इसे उच्चतम परिशुद्धता वाले भागों का उत्पादन करने में सक्षम बनाता है।यह सुविधा भविष्य के चंद्र आधारों के लिए अनुप्रयोगों और विनिर्माण घटकों की श्रेणी का विस्तार करने में प्राथमिक संपत्ति बन सकती है।
चंद्र रेजोलिथ हर जगह है
मंगल ग्रह पर पाई जाने वाली उपसतह सामग्री का जिक्र करते हुए मंगल ग्रह का रेजोलिथ भी है।वर्तमान में, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष एजेंसियां इस सामग्री को पुनर्प्राप्त नहीं कर सकती हैं, लेकिन इसने वैज्ञानिकों को कुछ एयरोस्पेस परियोजनाओं में इसकी क्षमता पर शोध करने से नहीं रोका है।शोधकर्ता इस सामग्री के अनुरूपित नमूनों का उपयोग कर रहे हैं और उपकरण या रॉकेट घटकों का उत्पादन करने के लिए इसे टाइटेनियम मिश्र धातु के साथ जोड़ रहे हैं।प्रारंभिक परिणाम संकेत देते हैं कि यह सामग्री उच्च शक्ति प्रदान करेगी और उपकरणों को जंग लगने और विकिरण क्षति से बचाएगी।हालांकि इन दोनों सामग्रियों में समान गुण हैं, चंद्र रेजोलिथ अभी भी सबसे अधिक जांची जाने वाली सामग्री है।एक अन्य लाभ यह है कि इन सामग्रियों को पृथ्वी से कच्चे माल के परिवहन की आवश्यकता के बिना साइट पर निर्मित किया जा सकता है।इसके अलावा, रेजोलिथ एक अटूट सामग्री स्रोत है, जो कमी को रोकने में मदद करता है।
एयरोस्पेस उद्योग में 3डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग
एयरोस्पेस उद्योग में 3डी प्रिंटिंग तकनीक के अनुप्रयोग उपयोग की जाने वाली विशिष्ट प्रक्रिया के आधार पर भिन्न हो सकते हैं।उदाहरण के लिए, लेजर पाउडर बेड फ्यूजन (एल-पीबीएफ) का उपयोग जटिल शॉर्ट-टर्म भागों, जैसे टूल सिस्टम या स्पेस स्पेयर पार्ट्स के निर्माण के लिए किया जा सकता है।लॉन्चर, कैलिफोर्निया स्थित एक स्टार्टअप, ने अपने ई-2 लिक्विड रॉकेट इंजन को बढ़ाने के लिए वेलो3डी की सैफायर-मेटल 3डी प्रिंटिंग तकनीक का इस्तेमाल किया।प्रेरण टर्बाइन बनाने के लिए निर्माता की प्रक्रिया का उपयोग किया गया था, जो दहन कक्ष में एलओएक्स (तरल ऑक्सीजन) को तेज करने और चलाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।टर्बाइन और सेंसर प्रत्येक को 3डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके प्रिंट किया गया और फिर असेंबल किया गया।यह अभिनव घटक रॉकेट को अधिक द्रव प्रवाह और अधिक जोर प्रदान करता है, जिससे यह इंजन का एक अनिवार्य हिस्सा बन जाता है
Velo3D ने E-2 लिक्विड रॉकेट इंजन के निर्माण में PBF तकनीक के उपयोग में योगदान दिया।
Additive विनिर्माण में व्यापक अनुप्रयोग हैं, जिनमें छोटे और बड़े ढांचे का उत्पादन शामिल है।उदाहरण के लिए, रिलेटिविटी स्पेस के स्टारगेट समाधान जैसी 3डी प्रिंटिंग तकनीकों का उपयोग रॉकेट ईंधन टैंक और प्रोपेलर ब्लेड जैसे बड़े पुर्जों के निर्माण के लिए किया जा सकता है।सापेक्षता अंतरिक्ष ने टेरान 1 के सफल उत्पादन के माध्यम से इसे साबित कर दिया है, लगभग पूरी तरह से 3डी-मुद्रित रॉकेट, जिसमें कई मीटर लंबा ईंधन टैंक भी शामिल है।23 मार्च, 2023 को इसका पहला लॉन्च, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग प्रोसेस की दक्षता और विश्वसनीयता को प्रदर्शित करता है।
एक्सट्रूज़न-आधारित 3D प्रिंटिंग तकनीक भी PEEK जैसी उच्च-प्रदर्शन सामग्री का उपयोग करके भागों के उत्पादन की अनुमति देती है।इस थर्मोप्लास्टिक से बने घटकों का पहले ही अंतरिक्ष में परीक्षण किया जा चुका है और उन्हें यूएई चंद्र मिशन के हिस्से के रूप में रशीद रोवर पर रखा गया है।इस परीक्षण का उद्देश्य अत्यधिक चंद्र स्थितियों के प्रति PEEK के प्रतिरोध का मूल्यांकन करना था।सफल होने पर, PEEK उन स्थितियों में धातु के पुर्जों को बदलने में सक्षम हो सकता है जहाँ धातु के पुर्जे टूट जाते हैं या सामग्री दुर्लभ होती है।इसके अतिरिक्त, PEEK के हल्के गुणों का अंतरिक्ष अन्वेषण में मूल्य हो सकता है।
एयरोस्पेस उद्योग के लिए विभिन्न भागों के निर्माण के लिए 3डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग किया जा सकता है।
एयरोस्पेस उद्योग में 3डी प्रिंटिंग के लाभ
एयरोस्पेस उद्योग में 3डी प्रिंटिंग के लाभों में पारंपरिक निर्माण तकनीकों की तुलना में पुर्जों के अंतिम स्वरूप में सुधार शामिल है।ऑस्ट्रियाई 3डी प्रिंटर निर्माता लिथोज़ के सीईओ जोहान्स होमा ने कहा कि "यह तकनीक भागों को हल्का बनाती है।"डिजाइन की स्वतंत्रता के कारण, 3डी प्रिंटेड उत्पाद अधिक कुशल हैं और इसके लिए कम संसाधनों की आवश्यकता होती है।इसका भाग उत्पादन के पर्यावरणीय प्रभाव पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है।सापेक्षता अंतरिक्ष ने प्रदर्शित किया है कि योज्य निर्माण अंतरिक्ष यान के निर्माण के लिए आवश्यक घटकों की संख्या को काफी कम कर सकता है।टेरान 1 रॉकेट के लिए 100 पुर्जे बचाए गए थे।इसके अलावा, इस तकनीक के उत्पादन की गति में महत्वपूर्ण लाभ हैं, जिसमें रॉकेट 60 दिनों से कम समय में पूरा हो जाता है।इसके विपरीत, पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके एक रॉकेट के निर्माण में कई साल लग सकते हैं।
संसाधन प्रबंधन के संबंध में, 3डी प्रिंटिंग सामग्री को बचा सकती है और कुछ मामलों में अपशिष्ट रीसाइक्लिंग की अनुमति भी देती है।अंत में, रॉकेट के टेक-ऑफ वजन को कम करने के लिए एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग एक मूल्यवान संपत्ति बन सकती है।लक्ष्य स्थानीय सामग्रियों के उपयोग को अधिकतम करना है, जैसे रेजोलिथ, और अंतरिक्ष यान के भीतर सामग्रियों के परिवहन को कम करना।यह केवल एक 3D प्रिंटर ले जाना संभव बनाता है, जो यात्रा के बाद साइट पर सब कुछ बना सकता है।
मेड इन स्पेस ने पहले ही अपने एक 3डी प्रिंटर को परीक्षण के लिए अंतरिक्ष में भेज दिया है।
अंतरिक्ष में 3डी प्रिंटिंग की सीमाएं
हालाँकि 3D प्रिंटिंग के कई फायदे हैं, तकनीक अभी भी अपेक्षाकृत नई है और इसकी सीमाएँ हैं।Advenit Makaya ने कहा, "एयरोस्पेस उद्योग में योज्य विनिर्माण के साथ मुख्य समस्याओं में से एक प्रक्रिया नियंत्रण और सत्यापन है।"निर्माता प्रयोगशाला में प्रवेश कर सकते हैं और सत्यापन से पहले प्रत्येक भाग की ताकत, विश्वसनीयता और सूक्ष्म संरचना का परीक्षण कर सकते हैं, एक प्रक्रिया जिसे गैर-विनाशकारी परीक्षण (एनडीटी) के रूप में जाना जाता है।हालांकि, यह समय लेने वाला और महंगा दोनों हो सकता है, इसलिए अंतिम लक्ष्य इन परीक्षणों की आवश्यकता को कम करना है।नासा ने हाल ही में इस मुद्दे को हल करने के लिए एक केंद्र की स्थापना की, जो एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग द्वारा निर्मित धातु घटकों के तेजी से प्रमाणन पर केंद्रित है।केंद्र का उद्देश्य उत्पादों के कंप्यूटर मॉडल को बेहतर बनाने के लिए डिजिटल जुड़वाँ का उपयोग करना है, जो इंजीनियरों को भागों के प्रदर्शन और सीमाओं को बेहतर ढंग से समझने में मदद करेगा, जिसमें फ्रैक्चर से पहले वे कितना दबाव झेल सकते हैं।ऐसा करके, केंद्र एयरोस्पेस उद्योग में 3डी प्रिंटिंग के अनुप्रयोग को बढ़ावा देने में मदद करने की उम्मीद करता है, जिससे यह पारंपरिक निर्माण तकनीकों के साथ प्रतिस्पर्धा करने में अधिक प्रभावी हो जाता है।
इन घटकों का व्यापक विश्वसनीयता और शक्ति परीक्षण हुआ है।
दूसरी ओर, यदि अंतरिक्ष में निर्माण किया जाता है तो सत्यापन प्रक्रिया अलग होती है।ईएसए के एडवेनिट मकाया बताते हैं, "एक ऐसी तकनीक है जिसमें छपाई के दौरान भागों का विश्लेषण करना शामिल है।"यह विधि यह निर्धारित करने में मदद करती है कि कौन से मुद्रित उत्पाद उपयुक्त हैं और कौन से नहीं।इसके अतिरिक्त, अंतरिक्ष के लिए लक्षित 3डी प्रिंटर के लिए एक स्व-सुधार प्रणाली है और धातु मशीनों पर परीक्षण किया जा रहा है।यह प्रणाली निर्माण प्रक्रिया में संभावित त्रुटियों की पहचान कर सकती है और भाग में किसी भी दोष को ठीक करने के लिए अपने मापदंडों को स्वचालित रूप से संशोधित कर सकती है।इन दोनों प्रणालियों से अंतरिक्ष में मुद्रित उत्पादों की विश्वसनीयता में सुधार होने की उम्मीद है।
3D प्रिंटिंग समाधानों को मान्य करने के लिए, NASA और ESA ने मानक स्थापित किए हैं।इन मानकों में भागों की विश्वसनीयता निर्धारित करने के लिए परीक्षणों की एक श्रृंखला शामिल है।वे पाउडर बेड फ्यूजन तकनीक पर विचार कर रहे हैं और उन्हें अन्य प्रक्रियाओं के लिए अपडेट कर रहे हैं।हालाँकि, सामग्री उद्योग में कई प्रमुख खिलाड़ी, जैसे कि अरकेमा, बीएएसएफ, ड्यूपॉन्ट और सबिक भी इस ट्रैसेबिलिटी को प्रदान करते हैं।
अंतरिक्ष में रहते हैं?
3डी प्रिंटिंग तकनीक की प्रगति के साथ, हमने पृथ्वी पर कई सफल परियोजनाएं देखी हैं जो इस तकनीक का उपयोग घर बनाने के लिए करती हैं।इससे हमें आश्चर्य होता है कि अंतरिक्ष में रहने योग्य संरचनाओं के निर्माण के लिए निकट या दूर के भविष्य में इस प्रक्रिया का उपयोग किया जा सकता है या नहीं।जबकि अंतरिक्ष में रहना वर्तमान में अवास्तविक है, अंतरिक्ष मिशनों को निष्पादित करने में अंतरिक्ष यात्रियों के लिए विशेष रूप से चंद्रमा पर घर बनाना फायदेमंद हो सकता है।यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ESA) का लक्ष्य चंद्र रेजोलिथ का उपयोग करके चंद्रमा पर गुंबदों का निर्माण करना है, जिसका उपयोग अंतरिक्ष यात्रियों को विकिरण से बचाने के लिए दीवारों या ईंटों के निर्माण के लिए किया जा सकता है।ईएसए के एडवेनिट मकाया के अनुसार, चंद्र रेजोलिथ लगभग 60% धातु और 40% ऑक्सीजन से बना है और अंतरिक्ष यात्री के जीवित रहने के लिए एक आवश्यक सामग्री है क्योंकि यह इस सामग्री से निकाले जाने पर ऑक्सीजन का एक अंतहीन स्रोत प्रदान कर सकता है।
नासा ने चंद्रमा की सतह पर संरचनाओं के निर्माण के लिए 3डी प्रिंटिंग प्रणाली विकसित करने के लिए आईसीओएन को $57.2 मिलियन का अनुदान दिया है और मंगल ड्यून अल्फा आवास बनाने के लिए कंपनी के साथ सहयोग भी कर रहा है।लक्ष्य लाल ग्रह पर परिस्थितियों का अनुकरण करते हुए, स्वयंसेवकों को एक वर्ष के लिए निवास स्थान में रहने के द्वारा मंगल ग्रह पर रहने की स्थिति का परीक्षण करना है।ये प्रयास चंद्रमा और मंगल पर सीधे 3डी प्रिंटेड संरचनाओं के निर्माण की दिशा में महत्वपूर्ण कदमों का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो अंततः मानव अंतरिक्ष उपनिवेशीकरण का मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं।
दूर के भविष्य में, ये घर जीवन को अंतरिक्ष में जीवित रहने में सक्षम बना सकते हैं।
पोस्ट करने का समय: जून-14-2023