Tun daga ƙarni na 20, ɗan adam ya kasance mai sha'awar bincika sararin samaniya da fahimtar abin da ke bayan Duniya. Manyan ƙungiyoyi kamar NASA da ESA sun kasance a sahun gaba a binciken sararin samaniya, kuma wani muhimmin abu a wannan nasarar shine buga 3D. Tare da ikon samar da sassa masu rikitarwa cikin sauri akan farashi mai rahusa, wannan fasahar ƙira tana ƙara shahara a cikin kamfanoni. Yana sa ƙirƙirar aikace-aikace da yawa su yiwu, kamar tauraron ɗan adam, kayan sararin samaniya, da abubuwan roka. A zahiri, a cewar SmarTech, ana sa ran darajar kasuwa ta kera ƙarin masana'antar sararin samaniya mai zaman kansa zai kai Yuro biliyan 2.1 nan da 2026. Wannan yana haifar da tambaya: Ta yaya bugawa 3D zai iya taimaka wa mutane su yi fice a sararin samaniya?
Da farko, ana amfani da bugu na 3D ne musamman don yin samfurin samfuri cikin sauri a masana'antar likitanci, motoci, da sararin samaniya. Duk da haka, yayin da fasahar ta zama ruwan dare, ana ƙara amfani da ita don abubuwan da ake amfani da su a ƙarshe. Fasahar kera ƙarin ƙarfe, musamman L-PBF, ta ba da damar samar da nau'ikan ƙarfe iri-iri tare da halaye da juriya da suka dace da yanayin sararin samaniya mai tsauri. Sauran fasahar buga 3D, kamar DED, jetting na binder, da extrusion process, ana kuma amfani da su wajen kera abubuwan da ke cikin sararin samaniya. A cikin 'yan shekarun nan, sabbin samfuran kasuwanci sun fito, inda kamfanoni kamar Made in Space and Relativity Space ke amfani da fasahar buga 3D don tsara abubuwan da ke cikin sararin samaniya.
Relativity Space tana haɓaka firintar 3D don masana'antar sararin samaniya
Fasahar buga 3D a fannin sararin samaniya
Yanzu da muka gabatar da su, bari mu yi la'akari da fasahar buga 3D daban-daban da ake amfani da su a masana'antar sararin samaniya. Da farko, ya kamata a lura cewa kera ƙarin ƙarfe, musamman L-PBF, ita ce mafi yawan amfani a wannan fanni. Wannan tsari ya ƙunshi amfani da makamashin laser don haɗa layin foda na ƙarfe da layi ɗaya. Ya dace musamman don samar da ƙananan sassa, masu rikitarwa, daidaitacce, da na musamman. Masu kera sararin samaniya kuma za su iya amfana daga DED, wanda ya haɗa da ajiye waya ko foda na ƙarfe kuma galibi ana amfani da shi don gyara, shafa, ko samar da sassan ƙarfe ko yumbu na musamman.
Sabanin haka, jetting ɗin binder, kodayake yana da fa'ida dangane da saurin samarwa da ƙarancin farashi, bai dace da samar da sassan injina masu inganci ba saboda yana buƙatar matakan ƙarfafawa bayan sarrafawa wanda ke ƙara lokacin ƙera samfurin ƙarshe. Fasahar fitarwa kuma tana da tasiri a cikin yanayin sararin samaniya. Ya kamata a lura cewa ba duk polymers sun dace da amfani a sararin samaniya ba, amma robobi masu aiki kamar PEEK na iya maye gurbin wasu sassan ƙarfe saboda ƙarfinsu. Duk da haka, wannan tsarin bugawa na 3D har yanzu bai yaɗu ba, amma yana iya zama kadara mai mahimmanci don binciken sararin samaniya ta amfani da sabbin kayan aiki.
Fusion na Gado na Laser Powder (L-PBF) wata fasaha ce da ake amfani da ita sosai a fannin buga 3D don sararin samaniya.
Yiwuwar Kayan Sararin Samaniya
Masana'antar sararin samaniya ta yi ta binciken sabbin kayayyaki ta hanyar buga 3D, tana ba da shawarwari kan sabbin hanyoyin da za su iya kawo cikas ga kasuwa. Duk da cewa karafa kamar titanium, aluminum, da nickel-chromium koyaushe sune babban abin da aka fi mayar da hankali a kai, sabon abu zai iya ɓoye haske nan ba da jimawa ba: regolith na wata. Lunar regolith wani yanki ne na ƙura da ke rufe wata, kuma ESA ta nuna fa'idodin haɗa shi da buga 3D. Advenit Makaya, babban injiniyan masana'antu na ESA, ya bayyana regolith na wata a matsayin kama da siminti, wanda aka yi shi da silicon da sauran abubuwan sinadarai kamar ƙarfe, magnesium, aluminum, da oxygen. ESA ta haɗu da Lithoz don samar da ƙananan sassa masu aiki kamar sukurori da gears ta amfani da regolith na wata mai kwaikwayon tare da halaye iri ɗaya da ƙurar wata ta gaske.
Yawancin hanyoyin da ake amfani da su wajen kera regolith na wata suna amfani da zafi, wanda hakan ke sa ya dace da fasahohi kamar SLS da kuma hanyoyin buga foda. ESA kuma tana amfani da fasahar D-Shape da nufin samar da sassa masu ƙarfi ta hanyar haɗa magnesium chloride da kayan aiki da kuma haɗa shi da magnesium oxide da aka samu a cikin samfurin da aka kwaikwayi. Ɗaya daga cikin muhimman fa'idodin wannan kayan wata shine ƙudurin bugawa mai kyau, wanda ke ba shi damar samar da sassa tare da mafi girman daidaito. Wannan fasalin zai iya zama babban kadara wajen faɗaɗa kewayon aikace-aikace da ƙera kayan don tushen wata na gaba.
Lunar Regolith yana ko'ina
Akwai kuma Mars regolith, wanda ke nufin kayan ƙarƙashin ƙasa da aka samo a duniyar Mars. A halin yanzu, hukumomin sararin samaniya na duniya ba za su iya dawo da wannan kayan ba, amma wannan bai hana masana kimiyya yin bincike kan yuwuwar sa a wasu ayyukan sararin samaniya ba. Masu bincike suna amfani da samfuran da aka kwaikwayi na wannan kayan kuma suna haɗa shi da ƙarfe titanium don samar da kayan aiki ko abubuwan roka. Sakamakon farko ya nuna cewa wannan kayan zai samar da ƙarfi mafi girma kuma yana kare kayan aiki daga tsatsa da lalacewar radiation. Duk da cewa waɗannan kayan biyu suna da halaye iri ɗaya, lunar regolith har yanzu shine kayan da aka fi gwadawa. Wani fa'ida kuma shine cewa ana iya ƙera waɗannan kayan a wurin ba tare da buƙatar jigilar kayan ƙasa daga Duniya ba. Bugu da ƙari, regolith tushen kayan abu ne wanda ba ya ƙarewa, yana taimakawa wajen hana ƙarancin.
Aikace-aikacen fasahar buga 3D a cikin masana'antar sararin samaniya
Amfani da fasahar buga 3D a masana'antar sararin samaniya na iya bambanta dangane da takamaiman tsarin da aka yi amfani da shi. Misali, ana iya amfani da haɗin saman gado na laser foda (L-PBF) don ƙera sassa masu rikitarwa na ɗan gajeren lokaci, kamar tsarin kayan aiki ko sassan sarari. Launcher, wani kamfani da ke California, ya yi amfani da fasahar buga 3D na ƙarfe sapphire-metal na Velo3D don haɓaka injin roka na ruwa na E-2. An yi amfani da tsarin masana'anta don ƙirƙirar injin turbin induction, wanda ke taka muhimmiyar rawa wajen hanzarta da tuƙa LOX (ruwa iskar oxygen) zuwa ɗakin ƙonewa. An buga injin turbin da firikwensin kowannensu ta amfani da fasahar buga 3D sannan aka haɗa su. Wannan ɓangaren mai ƙirƙira yana ba wa rokar ƙarin kwararar ruwa da ƙarin ƙarfi, wanda hakan ya sa ta zama muhimmin ɓangare na injin.
Velo3D ya ba da gudummawa ga amfani da fasahar PBF wajen kera injin roka mai ruwa na E-2.
Masana'antar ƙari tana da fa'idodi masu yawa, gami da samar da ƙanana da manyan gine-gine. Misali, ana iya amfani da fasahar buga 3D kamar Relativity Space's Stargate solution don ƙera manyan sassa kamar tankunan mai na roka da ruwan wukake masu propeller. Relativity Space ta tabbatar da hakan ta hanyar nasarar samar da Terran 1, roka mai kusan gaba ɗaya mai 3D, gami da tankin mai mai tsawon mita da yawa. Harbawarsa ta farko a ranar 23 ga Maris, 2023, ya nuna inganci da amincin hanyoyin ƙera ƙari.
Fasahar buga 3D mai amfani da extrusion kuma tana ba da damar samar da sassa ta amfani da kayan aiki masu inganci kamar PEEK. An riga an gwada sassan da aka yi da wannan thermoplastic a sararin samaniya kuma an sanya su a kan Rashid rover a matsayin wani ɓangare na aikin wata na UAE. Manufar wannan gwajin ita ce don tantance juriyar PEEK ga yanayin wata mai tsanani. Idan ya yi nasara, PEEK na iya maye gurbin sassan ƙarfe a cikin yanayi inda sassan ƙarfe suka karye ko kayan sun yi ƙaranci. Bugu da ƙari, halayen PEEK masu sauƙi na iya zama da amfani a binciken sararin samaniya.
Ana iya amfani da fasahar buga 3D don ƙera sassa daban-daban na masana'antar sararin samaniya.
Fa'idodin buga 3D a masana'antar sararin samaniya
Amfanin buga 3D a masana'antar sararin samaniya sun haɗa da inganta yanayin sassan idan aka kwatanta da dabarun gini na gargajiya. Johannes Homa, Shugaba na kamfanin Lithoz na Austria, wanda ke kera firintocin 3D na Austria, ya bayyana cewa "wannan fasaha tana sa sassan su yi sauƙi." Saboda 'yancin ƙira, samfuran da aka buga 3D sun fi inganci kuma suna buƙatar ƙarancin albarkatu. Wannan yana da tasiri mai kyau akan tasirin muhalli na samar da sassan. Relativity Space ya nuna cewa kera ƙarin abubuwa na iya rage yawan abubuwan da ake buƙata don ƙera jiragen sama. Ga rokar Terran 1, an adana sassa 100. Bugu da ƙari, wannan fasaha tana da fa'idodi masu mahimmanci a cikin saurin samarwa, tare da kammala rokar a cikin ƙasa da kwanaki 60. Sabanin haka, kera roka ta amfani da hanyoyin gargajiya na iya ɗaukar shekaru da yawa.
Dangane da kula da albarkatu, bugu na 3D na iya adana kayayyaki, kuma a wasu lokuta, har ma yana ba da damar sake amfani da sharar gida. A ƙarshe, kera ƙarin kayayyaki na iya zama babban kadara don rage nauyin tashi na rokoki. Manufar ita ce a ƙara yawan amfani da kayan gida, kamar regolith, da kuma rage jigilar kayayyaki a cikin sararin samaniya. Wannan yana ba da damar ɗaukar firintar 3D kawai, wanda zai iya ƙirƙirar komai a wurin bayan tafiyar.
Kamfanin Made in Space ya riga ya aika ɗaya daga cikin firintocinsa na 3D zuwa sararin samaniya don gwaji.
Iyakokin buga 3D a sararin samaniya
Duk da cewa buga 3D yana da fa'idodi da yawa, fasahar har yanzu sabuwa ce kuma tana da iyakoki. Advenit Makaya ya bayyana, "Ɗaya daga cikin manyan matsalolin da ke tattare da kera ƙarin abubuwa a masana'antar sararin samaniya shine sarrafa tsari da tabbatarwa." Masu kera za su iya shiga dakin gwaje-gwaje su gwada ƙarfin kowanne sashi, amincinsa, da ƙananan tsarinsa kafin a tabbatar da shi, wani tsari da aka sani da gwajin da ba ya lalatawa (NDT). Duk da haka, wannan na iya ɗaukar lokaci da tsada, don haka babban burin shine a rage buƙatar waɗannan gwaje-gwajen. Kwanan nan NASA ta kafa cibiyar da za ta magance wannan batu, wanda ya mai da hankali kan saurin ba da takardar shaida na sassan ƙarfe da aka ƙera ta hanyar kera ƙarin abubuwa. Cibiyar tana da niyyar amfani da tagwayen dijital don inganta samfuran kwamfuta na samfura, wanda zai taimaka wa injiniyoyi su fahimci aiki da iyakokin sassan, gami da matsin lamba da za su iya jurewa kafin karyewa. Ta hanyar yin hakan, cibiyar tana fatan taimakawa wajen haɓaka amfani da buga 3D a masana'antar sararin samaniya, wanda hakan zai sa ya fi tasiri wajen yin gogayya da dabarun masana'antu na gargajiya.
An yi gwajin inganci da ƙarfi ga waɗannan sassan.
A gefe guda kuma, tsarin tabbatarwa ya bambanta idan ana yin ƙera shi a sararin samaniya. Advenit Makaya na ESA ya bayyana, "Akwai wata dabara da ta ƙunshi nazarin sassan yayin bugawa." Wannan hanyar tana taimakawa wajen tantance waɗanne kayayyaki ne suka dace da waɗanda ba su dace ba. Bugu da ƙari, akwai tsarin gyara kai ga firintocin 3D da aka yi niyya don sararin samaniya kuma ana gwada su akan injunan ƙarfe. Wannan tsarin zai iya gano kurakurai masu yuwuwa a cikin tsarin ƙera shi kuma ya gyara sigoginsa ta atomatik don gyara duk wani lahani a cikin ɓangaren. Ana sa ran waɗannan tsarin biyu za su inganta amincin samfuran da aka buga a sararin samaniya.
Domin tabbatar da hanyoyin buga 3D, NASA da ESA sun kafa ka'idoji. Waɗannan ƙa'idodi sun haɗa da jerin gwaje-gwaje don tantance amincin sassa. Suna la'akari da fasahar haɗa kayan gado na foda kuma suna sabunta su don wasu hanyoyin. Duk da haka, manyan 'yan wasa da yawa a masana'antar kayan aiki, kamar Arkema, BASF, Dupont, da Sabic, suma suna ba da wannan damar ganowa.
Rayuwa a sararin samaniya?
Tare da ci gaban fasahar buga takardu ta 3D, mun ga ayyuka da yawa masu nasara a Duniya waɗanda ke amfani da wannan fasaha don gina gidaje. Wannan yana sa mu yi mamakin ko za a iya amfani da wannan tsari a nan gaba ko a nan gaba don gina gine-gine masu zama a sararin samaniya. Duk da cewa rayuwa a sararin samaniya a halin yanzu ba ta da tabbas, gina gidaje, musamman a kan wata, na iya zama da amfani ga 'yan saman jannati wajen aiwatar da ayyukan sararin samaniya. Manufar Hukumar Sararin Samaniya ta Turai (ESA) ita ce gina domes a kan wata ta amfani da regolith na wata, wanda za a iya amfani da shi don gina bango ko tubali don kare 'yan saman jannati daga hasken rana. A cewar Advenit Makaya daga ESA, regolith na wata ya ƙunshi kusan kashi 60% na ƙarfe da kashi 40% na iskar oxygen kuma abu ne mai mahimmanci don rayuwar 'yan saman jannati saboda yana iya samar da tushen iskar oxygen mara iyaka idan an cire shi daga wannan kayan.
NASA ta ba da tallafin dala miliyan 57.2 ga ICON saboda ƙirƙirar tsarin buga 3D don gina gine-gine a saman wata, kuma tana haɗin gwiwa da kamfanin don ƙirƙirar wurin zama na Mars Dune Alpha. Manufar ita ce a gwada yanayin rayuwa a Mars ta hanyar sa masu sa kai su zauna a cikin wurin zama na tsawon shekara ɗaya, suna kwaikwayon yanayin da ke kan Red Planet. Waɗannan ƙoƙarin suna wakiltar manyan matakai don gina gine-gine na 3D kai tsaye a kan wata da Mars, wanda daga ƙarshe zai iya share hanyar mamaye sararin samaniyar ɗan adam.
A nan gaba kaɗan, waɗannan gidaje za su iya ba da damar rayuwa ta rayu a sararin samaniya.
Lokacin Saƙo: Yuni-14-2023
