การพิมพ์สามมิติช่วยสำรวจพรมแดนใหม่ในอวกาศ

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

ประเทศสหรัฐอเมริกา — สำหรับโครงการอวกาศที่กำลังมาของ Lockheed Martin บริษัทวางแผนที่จะขยายการใช้เครื่องพิมพ์สามมิติ Makerbot เพื่อผลิตชิ้นส่วนและแบบของรถสำรวจดวงจันทร์ โซลูชันการผลิตแบบเติมวัสดุเพื่อทำให้วิศวกรสามารถที่จะออกแบบ พัฒนาและทดสอบระบบและกระบวนการที่เป็นอิสระ

ทีมกำลังใช้ Method X เพื่อพิมพ์จำนวนชิ้นส่วนสำหรับการสร้างต้นแบบและการพิสูจน์แนวคิดสำหรับโครงการรถสำรวจ รวมถึงตัวเรือนของระบบที่ฝังตัว ที่ติดเซนเซอร์ และชิ้นส่วนที่กำหนดเองอื่น (ที่มา: Makerbot)

Lockheed Martin เป็นบริษัทการบินและอวกาศและการป้องกันระดับโลกที่มุ่งเน้นในรุ่นถัดไปและรุ่นหลังเทคโนโลยีถัดไป ในการเป็นพันธมิตรกับ General Motors บริษัท Lockheed Martin กำลังพัฒนายานสำรวจดวงจันทร์ใหม่ที่เป็นอิสระเต็มที่ ที่สามารถถูกใช้สำหรับโครงการ Artemis ของ Nasa  นี้คือทีมฟิตติ้งที่ให้ความเคารพต่อรถสำรวจ Apollo ดั้งเดิม ซึ่ง GM ได้มีส่วนร่วมในการพัฒนาด้วยเช่นกัน

องค์ประกอบบางอย่างของการออกแบบและพัฒนาตอนต้นของระบบอิสระในรถสำรวจถูกทำสำเร็จที่ศูนย์วิจัยและพัฒนาที่ล้ำสมัยของ Lockheed Martin ใน Palo Alto สหรัฐอเมริกา ศูนย์เทคโนโลยีขั้นสูง ที่เพียบพร้อมไปด้วยเทคโนโลยีล้ำสมัยรวมถึงห้องปฏิบัติการที่เต็มไปด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ

ส่วนที่เพิ่มล่าสุดเข้าไปในห้องปฏิบัติการการพิมพ์สามมิติของ ATC คือ แพลตฟอร์มการพิมพ์สามมิติ Makerbot Method X ด้วยระบบนี้ ทีมสามารถพิมพ์ชิ้นส่วนวัสดุอย่าง ไนลอนคาร์บอนไฟเบอร์และ ABS ที่ให้สมรรถนะที่พวกเขาต้องการสำหรับการทดสอบที่ถูกต้องแม่นยำ — และเนื่องจากหีบความร้อนของอุปกรณ์ ชิ้นส่วนมีความแม่นยำเชิงมิติโดยปราศจากความบิดเบี้ยวของตัวแปรที่มากับเครื่องพิมพ์สามมิติตั้งโต๊ะทั่วไป

“ผมจะออกแบบชิ้นส่วน ทำการพิมพ์ และจะมีชิ้นส่วนอยู่ในมือในอีกหลายชั่วโมงต่อมา สิ่งนี้ทำให้ผมสามารถทดสอบชิ้นส่วนที่พิมพ์สามมิติได้อย่างรวดเร็ว ระบุจุดอ่อนต่าง ๆ ปรับแบบจำลอง และส่งมันกลับเข้าไปพิมพ์ข้ามคืน และมีการทำซ้ำถัดไปในตอนเช้า”

Aaron Christian

“ที่ ATC เรามีเครื่องพิมพ์ Makerbot หลายเครื่องที่ช่วยด้วยช่วงเวลาแล้วเสร็จที่รวดเร็ว” Aaron Christian วิศวกรเครื่องกลอาวุโส บริษัท Lockheed Martin Space กล่าว “การพิมพ์สามมิติทำให้ผมสามารถทำการออกแบบอย่างรวดเร็วและวนซ้ำ ลดเวลารอสำหรับชิ้นส่วนหนึ่งจากหลายสัปดาห์ เป็นหลาย ชม.”วิศวกรของ Lockheed Martin engineers กำลังทดสอบแอปพลิเคชันมากมายที่ออกแบบสำหรับรถสำรวจดวงจันทร์ Christian และเพื่อนร่วมทีมของเขากำลังใช้ Method X เพื่อพิมพ์ชิ้นส่วนจำนวนหนึ่งสำหรับการทำต้นแบบและการพิสูจน์แนวคิดสำหรับโครงการรถสำรวจ รวมถึงตัวเรือนของระบบที่ฝังตัว ที่ติดเซนเซอร์ และชิ้นส่วนที่กำหนดเองอื่น “Makerbot Method X ผลิตชิ้นส่วนที่มีความคงทนเชิงมิติ ออกมาจากกล่อง — และสำหรับโครงการทุกประเภท คุณสามารถพิมพ์หลายชิ้นส่วนที่สามารถจับคู่ด้วยกันได้”

Lockheed Martin Space ใช้ Method X เพื่อผลิตชิ้นส่วนสำหรับโครงการรถสำรวจดวงจันทร์ ทำให้วิศวกรสามารถออกแบบ พัฒนาและทดสอบระบบขับเคลื่อนด้วยตนเองและกระบวนการต่าง ๆ (ที่มา: Makerbot)

ชิ้นส่วนเหล่านี้หลายชิ้นถูกพิมพ์ใน Makerbot ABS และได้รับการออกแบบเพื่อคงทนต่อความร้อนของทะเลทราย การถูกแสงยูวี ความชื้นและสภาวะแวดล้อมอื่น ๆ ร่วมกันกับ SR-30 Support ที่ละลายน้ำได้ของ Stratasys ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย Makerbot ABS ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้พื้นผิวที่เรียบขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับ Support ที่แตกออก การพิมพ์ด้วย Support ที่ละลายได้ยังสามารถทำให้ได้รูปทรงที่เป็นสิ่งมีชีวิตมากขึ้นที่มิฉะนั้นแล้วคงเป็นไปไม่ได้ที่จะผลิตผ่านการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม การพิมพ์สามมิติสนับสนุนให้วิศวกรคิดนอกกรอบมากขึ้นกว่าที่พวกเขาเคยเป็นมา

“เรากำลังอยู่ในช่วงเริ่มต้นมาก ๆ สำหรับการพัฒนาและรถสำรวจที่เรามีที่ ATC เป็นการทดสอบที่เราออกแบบและพัฒนาในบริษัท การทดสอบที่แยกส่วนที่ไม่แพงทำให้เราสามารถทำการเปลี่ยนแปลงเร็ว โดยใช้การพิมพ์สามมิติเพื่อเปลี่ยนการออกแบบสำหรับแอปพลิเคชันอื่น ไม่ว่าจะเป็น การทหาร การค้นหาและช่วยเหลือ แอปพลิเคชันนิวเคลียร์และเพียงความต้องการในการขับเคลื่อนตนเองในสภาพแวดล้อมสุดขั้วเท่านั้น” Christian กล่าว

หนึ่งในชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่ถูกพิมพ์สำหรับรถสำรวจคือตัวติดยึดสำหรับ Lidar เซนเซอร์ที่สามารถช่วยระบุความใกล้ไกลของวัตถุรอบตัว ใช้กันอย่างกว้างขวางในยานพาหนะขับเคลื่อนตนเอง Lockheed Martin ใช้ Lidar ในโครงการขับเคลื่อนด้วยตนเองเป็นจำนวนมาก ที่ยึดถูกออกแบบให้วางบนรถสำรวจ ระบบหุ่นยนต์แยกส่วนโดยสมบูรณ์ ดังนั้นมันถูกพิมพ์ด้วย ABS ซึ่งทำให้มันสามารถจัดการสภาวะสุดขั้วได้มากกว่า PLA ทั่วไป ที่ยึดยังทำให้วิศวกรสามารถสับเปลี่ยน Lidar ออกด้วยเซนเซอร์ที่แตกต่างกัน เช่น กล้องสเตอริโอ เสาอากาศทิศทาง กล้อง RGB camera หรือ ตัววัดระยะ มันมีรูปทรงอินทรีย์ที่ซับซ้อน ซึ่งยากที่จะทำสำเร็จได้ผ่านการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม ตัวยึดยังมีทางให้เข้าถึงหลายทางเพื่อทำให้แน่ใจว่ามีการไหลของอากาศที่เหมาะสมเพื่อรักษาให้ชิ้นส่วนเย็นและการควบคุมอุณหภูมิในหุ่นยนต์

เนื่องจากหีบความร้อนของอุปกรณ์ ชิ้นส่วนมีความแม่นยำเชิงมิติโดยปราศจากความบิดเบี้ยวของตัวแปรที่มากับเครื่องพิมพ์สามมิติตั้งโต๊ะทั่วไป (ที่มา: Makerbot)

ตัวเรือนอิเล็กทรอนิกส์ถูกออกแบบมาให้เข้าไปในรถสำรวจหรือหุ่นยนต์อื่นที่ ATC ตัวเรือนถูกออกแบบเพื่อปกป้องอิเล็กทรอนิกส์จากอะไรก็ตามที่อาจจะตกลงไปโดนมัน ถึงแม้ว่าจะถูกพิมพ์ด้วย PLA เนื่องจากเป็นรูปทรงหกเหลี่ยม ให้ความแข็งแกร่ง การออกแบบยังเข้ากับกระแสลมเปิดได้ดีที่จำเป็นสำหรับการทำให้ระบบเย็นลงขณะที่ยังปกป้องอุปกรณ์

นอกเหนือจากการพิมพ์ต้นแบบ Lockheed Martin กำลังใช้การพิมพ์สามมิติสำหรับชิ้นส่วนการผลิตที่จะไปในแพลตฟอร์มหลากหลายที่จะไปอวกาศ

“ข้อได้เปรียบใหญ่สำหรับการทดสอบและการบินชิ้นส่วนที่พิมพ์สามมิติสำหรับแอปพลิเคชันอวกาศคือมันลดความซับซ้อนของการออกแบบ คุณสามารถสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนมากขึ้น มันลดจำนวนเครื่องยึดที่จำเป็นต้องใช้และจำนวนชิ้นส่วน ซึ่งประหยัดต้นทุนมหาศาลเพราะนั่นคือชิ้นส่วนหนึ่งที่น้อยลงที่จะต้องได้รับการทดสอบหรือประกอบ” Christian ตั้งข้อสังเกต “สิ่งนี้ยังเปิดขึ้นสำหรับการประกอบ ณ สถานที่ในอวกาศ ในอนาคต คุณได้ออกแบบ พิมพ์และทดสอบชิ้นส่วนบนโลก ตอนนี้คุณรู้ว่า ในอนาคตคุณสามารถพิมพ์สามมิติชิ้นส่วนเดียวกันในอวกาศเพราะคุณได้แสดงแล้วว่าวัสดุและชิ้นส่วนทำงานได้ที่นั่น”

การผลิตในอวกาศมีราคาแพงแต่น่าดึงดูดสำหรับการประยุกต์ใช้และภารกิจในอนาคต ตอนนี้ วัสดุขนาดใหญ่สามารถบินไปในอวกาศเพื่อถูกใช้สำหรับการพิมพ์สามมิติหลายชิ้นส่วนและโครงสร้างต่าง ๆ แทนที่จะบินชิ้นส่วนแต่ละชิ้นออกไป การผสานสิ่งนั้นกับคลังดิจิทัลของไฟล์ชิ้นส่วน การพิมพ์สามมิติลดต้นทุนโดยกดลดความต้องการสำหรับการจัดเก็บและจำนวนหลายเที่ยว ซึ่งทำให้มันแพงที่จะบิน 

“แนวคิดคลังสินค้าดิจิทัลช่วยผลักดันการเปลี่ยนแปลงดิจิทัลไปข้างหน้า — คุณมีการออกแบบดิจิทัลที่คุณสามารถส่งขึ้นไป ที่ซึ่งคุณเพียงแค่พิมพ์ชิ้นส่วนและประกอบมันในสถานที่” Christian กล่าวเสริม

ที่มา : https://www.etmm-online.com