۶ چالش پرینت سه بعدی در فضا؛ به این سادگی نیست

اخبار دنیای تکنولوژی پر است از نوآوری‌هایی که همه‌روزه در دنیای پرینت سه بعدی رخ می‌دهند. یکی از موضوعات جذاب و چالش‌برانگیز در این باره که در ارتباط با پرینت سه بعدی مطرح می‌شود امکان پرینت سه بعدی در فضا یا در هنگام سفرهای فضایی است. استفاده از جدیدترین تکنولوژی‌های ساخت موجود در جهان برای صنعتی مثل صنعت هوافضا و شرکت‌هایی مثل ناسا اصلاً عجیب نیست. اما اراده‌کردن مساوی با عمل‌کردن نیست. و در واقعیت محدودیت‌ها و چالش‌های جدی پیش روی پرینت سه بعدی در فضا وجود دارد. که تا راه حلی برای دورزدن این چالش‌ها پیدا نکنیم نمی‌توانیم به سفر فضایی فکر کنیم.

پرینت سه بعدی در فضا

یک پرینتر سه بعدی در ایستگاه بین المللی فضایی

اولین چالش: سطوح به اندازه کافی عالی نیستند

ساخت موشک‌های پرتاب، اجزای موتور موشک‌ها و سایر ماشین‌های مربوط به هوافضا با پرینتر سه بعدی شبیه یک رویای تحقق‌یافته هستند. و قطعاً به کمک پرینت سه بعدی می‌توان در فرآیند تولید، زائدات  و وزن نهایی قطعه را پایین آورد و نسبت سوخت به قدرت را بالا برد و این فوق‌العاده‌ست. اما مشکلاتی هم در این زمینه وجود دارد.

سطح قطعاتی که با پرینت سه بعدی ساخته می‌شوند عالی نیستند و هنگامی در مقیاس میکروسکوپی به آن‌ها نگاه کنیم متوجه می‌شویم که مشکلات، خلل‌ها و بی‌دقتی‌های در آن وچود دارد. این حد از بی‌دقتی و اخلال شاید روی زمین قابل چشمپوشی باشد اما برای پرواز در فضا نیاز به سطح متفاوتی از دقت داریم. چرا که در نبود اتمسفر و گرانش هر اشتباه کوچکی می‌تواند منجر به نتایج بزرگ و غیرقابل بازگشتی شود. درواقع اگر بهتر بخواهیم بگوییم در فضا یا سفرهای فضایی جایی برای اشتباهات کوجک و بزرگ وجود ندارد. همچنین سطوح سفینه و قطعه‌هایی که در فضا قرار می‌گیرند باید در برابر برخورد احتمالی اشیای شناور در فضا نیز آماده باشد.

گرانش! برای پرینت سه بعدی لازم است

کل ایدۀ پرینت سه بعدی و شیوه کارکردن آن با یک نیروی طبیعی ممکن است که روی زمین بدیهی و ساده به نظر می‌رسد: گرانش، نیرویی که همه چیز را به سمت خود می‌کشد و روی خود نگه می‌دارد. مشکل را می‌بینید؟ برای چسبیدن لایه‌ها یا استفاده درست از تانک رزین یا پودر به نیروی جاذبه نیاز داریم. راه حلی که برای این مشکل به ذهن مهندسان رسیده است این است که:

۱. از پرینت سه بعدی فلامنتی استفاده کنند.که یک تصمیم منطقی و بدیهی به نظر می‌رسد. با توجه به اینکه احتمالاً تانک رزین پرینترهای رزینی به صورت یک کره از سیال درمی‌آیند و پودر پرینترهای سه بعدی پودری در فضا پخش می‌شوند۲. ماده فیلامنتی باید کمی چسبناک باشد که لایه‌ها بعد از پرینت به یکدیگر بچسبند.

پرینت سه بعدی در فضا

یک سیال در گرانش صفر

 

پرینتر سه بعدی فیلامنتی  بهترین نوع پرینتر برای تولید قطعات دقیق و کاربردی نیست

گرچه تکنولوژی FDM ابتدایی‌ترین و شناخته‌شده‌ترین تکنولوژی پرینت سه بعدی است و اگر شما کسی را می‌شناسید که یک پرینتر سه بعدی دارد، پرینتر سه بعدی او به احتمال زیاد یک پرینتر سه بعدی FDM است. اما این تکنولوژی به دقت بالا و خصوصیات فوق‌العاده معروف نیست. در حقیقت این پرینتر قطعات را با سطوح خشن و غیر صیقلی می‌سازد. لایه‌های آن قابل دیدن و حس‌کردن هستند و مقاومت آن در جهت افقی بسیار پایین‌تر از جهت عمودی است. همانطور که بالاتر هم گفته شد پرینت سه بعدی با تکنولوژی‌هایی مثل SLM، SLA و SLS که هم دقت و هم مقاومت بیشتری دارند، در فضا بسیار پیچیده‌تر و دشوارتر از پرینت سه بعدی با تکنولوژی FDM است. دانشمندان و محققان در تلاشند تا جایگزین‌های بهتری برای پرینت سه بعدی در فضا و سفرهای فضایی پیدا کنند اما تا آن موقع فقط می‌توان از تکنولوژی موجود استفاده کرد.

پرینت سه بعدی در فضا

پرینت سه بعدی FDM

چیزها کمی چسبناک خواهند شد!

همانطور که بالاتر گفته شد برای اینکه پرینت سه بعدی در فضا به خوبی اتفاق بیفتد متریال آن باید چسبنده باشد که لایه‌ها قبل از خشک‌شدن بتوانند به هم بچسبند. اما دقیقاً چقدر چسبناکی مناسب است؟ بعضاً مشاهده شده است که کل قطعه به صفحه ساخت یا (build platform) می‌چسبد. گاهی حتی به دلیل چسبندگی زیاد قطعه یا حتی پرینتر سه بعدی خراب می‌شود. البته دفعات زیادی هم پرینت سه بعدی با موفقیت به پایان رسیده است اما همین که شکست‌خوردن فرآیند نیز گزارش شده است نشان می‌دهد که این پروسه کامل و بی‌نقص نیست.

پرینت سه بعدی در فضا

ابزاری که در ایستگاه فضایی بین‌المللی پرینت سه بعدی شده است

انتخاب ابزارهای مناسب و درست

بردن یک پرینتر سه بعدی به فضا قطعاً بار فضانوردان را سبک می‌کند و به آن‌ها کمک می‌کند که در صورت خراب‌شدن یک قطعه یا نیاز فوری به یک قطعه آن را در حین سفر با پرینت سه بعدی تولید کنند. اما انتخاب اینکه چه چیزی را بهتر است همراه خود ببرند و چه چیزی قابل ساخت به وسیله پرینت سه بعدی در فضا است کار ساده‌ای نیست. قطعاً یک فضانورد ترچیح می‌دهد در فضا تمام ابزار مناسب و لازم و فوری را همراه خود ببرد اما غیرقابل پیشبینی بودن برخی اتفاقات و رویدادها در هنگام سفر فضایی می‌تواند ضرورت تولید قطعات نامتعارف را ایجاد کند. اما در هر صورت سفر فضایی دشواری‌های خود را دارد و افراد و مهندسان نمی‌توانند دقیقاً پیشبینی کنند که چه وسایلی را با خود ببرند و چه وسایلی را در راه پرینت سه بعدی کنند.

ساخت خانه در فضا یک کابوس خواهد بود

اگر انسان قرار باشد روزی به فضا برود ساخت یک خانه در آنجا کار بسیار سختی خواهد بود. شرایط جوی و محیط زیستی ماه یا مریخ با انسان سازگار نیست و ساخت خانه در آن شرایط بسیار برای انسان‌ها سخت خواهد بود. به همین دلیل دانشمندان قصد دارند ربات‌ها و پرینترهای سه بعدی را قبل از فضانوردان به این مقصدها بفرستند تا پیش از رسیدن بشر محل سکونت آن‌ها را آماده کنند. به تازگی نیز ناسا یک چالش طراحی برگذار کرد که در آن تعدادی از تیم‌های طراحی و مهندسی طرح‌های اولیه خود را برای خانه‌های سیارات دیگر فرستادند. صحبت‌کردن درمورد این برنامه‌ها و طراحی کامپیوتری این سکونت‌گاه‌ها کار ساده‌ایست اما انجام آن‌ها از نظر اقتصادی و علمی بسیار کار سختی خواهد بود.

۵/۵ (۳ Reviews)

نظرات کاربران