3D prinditud satelliit – kas kosmosetööstuse tulevik?

Euroopa Kosmoseagentuuri Amaze projekt liidab 28 teadus-, tööstus- ja eraastutust, et kohandada kergemate, odavamate ning tugevamate metallosiste valmistamiseks meetod, mis on juba laineid löönud plastosiste valmistamisel – 3D printimine.

Amaze eesmärk on printida lennukite, kosmoselaevade ning tuumareaktori komponente, säästes seejuures võrreldes tavapäraste meetoditega oluliselt toormaterjali ning raha.

Kiht-kihi haaval printimisega saab luua esemeid, mille geomeetriat on kasutuselolevate valumeetoditega võimatu jäljendada. Veelgi enam, prinditud esemed võivad olla vastupidavamad ning kergemad.

Amaze’i tutvustusüritusel Londoni Teadusmuuseumis näidati prinditud volframsulamist juppi, mis peab vastu kuni 3000 ⁰C temperatuurile. See tähendab, et seda juppi saaks kasutada tuumareaktorite ning raketidüüside valmistamiseks.

„Tahame ehitada parima kvaliteediga metalltooteid, mida teiste meetoditega ehitada ei saa,“ ütles Euroopa Kosmoseagentuuri uute materjali- ja energialahenduste peaspetsialist.

„Kergete tuumade liitumise reaktori, näiteks Iter, ehitamisel tuleb sisuliselt ette kujutada, et reaktorisse tuuakse tükike päikest, sest reaktoris voolav plasma on sedavõrd kuum. 3000 ⁰C ei ole inseneride jaoks kuigi vinge näitaja. Kui kord nii kaugele jõuame, et prinditud jupid reaktori keskkonnas ei alistu, siis oleme ühtlasi jõudnud vabaturul müüdava reaktori tehnoloogiani.“

Kiht-kihi haaval metalljuppide tootmine ei ole uus nähtus. Näiteks on Ameerika suurfirma General Electric nii valmistanud lennukimootori kütusepumpasid. Hiinas on väidetavalt juba 3D printer tööstuses kasutusel – sellega tehakse lennukikomponente. Juulis kuulutas Ameerika Kosmoseagentuur NASA, et katsetasid edukalt 3D prinditud rakettmootori juppi.

Amaze on akronüüm, millesse on peidetud lause Additive Manufacturing Aiming Towards Zero Waste and Efficient Production of High-Tech Metal Produts, ehk materjali ja energia null-ülejäägile suunatud kõrgtehnoloogiliste metalljuppide kihttootmine (3D printimine). 20 miljonit eurot maksvas projektis löövad teiste hulgas kaasa Airbus, Astrium, Norsk Titanium, Cranfieldi Ülikool, EADS (European Aeronautic Defence and Space Company) ning Culhami Termotuumakeskus. Tulevase tootmisahela tarbeks ehitatakse juba tehaseid Prantusmaal, Saksamaal, Itaalias, Norras ning Inglismaal.

Amaze teadlased on alustanud metallist, esialgu kuni 2 m suuruseid reaktiivmootorite ja lennuki tiivaosiste printimisega. Need tehakse tavaliselt tugevatest ning kallitest materjalidest, näiteks titaanist, tantaalist ning vanaadiumist. Praegu tööstuses valdavalt kasutatavates valuprotsessides läheb aga märkimisväärne osa toormaterjalist raisku. 3D printer ehitab jupi kiht-kihi haaval nii, et kadu on pea olematu.

„Ühe kilo kaaluva jupi ehitamiseks kasutame täpselt 1 kilo metalli, mitte 20,“ ütles Euroopa Kosmoseagentuuri esindaja Franco Orango. „Peame tööstuse mõttemaailma muutma, see peab olema rohelisem. 3D printimine on üks parimaid teadaolevaid lahendusi.“

3D prinditud jupp võib tavapäraste tööstusemeetoditega tehtud jupist olla kergem ning tugevam. Pikki vahemaid läbiva lennuki kaalu vähendamine kasvõi 1 kg võrra säästab lennuki eluea jooksul sadu kuni tuhandeid miljoneid eurosid.

„Meie lõplik eesmärk on jõuda niikaugele, et saame ühes tükis printida satelliidi, mida ei pea pärast keevitama ega poltima,“ ütles Jarvis. „Nii säästaksime hinnast 50 %, miljoneid eurosid.“

Jarvis aga ei soostunud Londonis BBC-le antud intervjuus 3D metall-printimise tehnilisi probleeme avaldama. Ta nimetas neid nn. väikesteks kavalateks erialasaladusteks. Üht-teist mainis ta siiski.

„Üks põhiprobleeme on prinditud jupi poorsus. Siis veel ebaühtlane pinnaviimistlus. Peame defektide tekkepõhjustele jälile jõudma, enne, on mõistetav, neid eemaldada ei saa. Eesmärk on tööstuslik, korratav kvaliteet mistahes vajalikus jupi mõõtskaalas. Me ei saa seda saavutada ilma rahvusvahelise koostööta. Ühe hõlma alla tuleb koondada kosmose-, termotuuma- ja aeronautikateadus,“ lisas Jarvis lõpetuseks.

Allikas: BBC