عادةً ما يتم تصنيع مكونات الصواريخ الكبيرة المصنوعة من سبائك التيتانيوم باستخدام تقنية الحدادة. في الوقت الحاضر، من المتوقع أن تعمل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على تقصير وقت التصنيع بشكل كبير. أعلن فريق من العلماء من المعهد الكوري لتكنولوجيا الإنتاج (KITECH) أن خزان وقود الفضاء الجوي الكبير المصنوع من سبائك التيتانيوم والذي تم تصنيعه من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد قد اجتاز اختبار المتانة الحاسم. ووفقًا للتقارير، فقد صمد خزان الوقود أمام درجات الحرارة والضغوط القصوى في أول اختبار عالمي. يعتقد الفريق المسؤول عن هذا المشروع أن طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد الجديدة ستكون قادرة على إنتاج مكونات فضائية قوية بشكل أسرع وأكثر قابلية للتخصيص.
طباعة ثلاثية الأبعاد لخزان الوقود من سبائك التيتانيوم
يستخدم فريق KITECH تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لترسيب الطاقة الموجهة (DED) لتصنيع خزانات الوقود الخاصة بهم. تستخدم هذه الطريقة الليزر لإذابة الأسلاك المعدنية، وبعد ذلك وفقًا للتصميم الرقمي، يتم تكديس أسلاك سبائك التيتانيوم المنصهرة طبقة تلو الأخرى لبناء المكونات. يبلغ قطر خزان الوقود المصنوع من سبائك التيتانيوم المطبوع ثلاثي الأبعاد 640 ملم وهو مصنوع من سبائك التيتانيوم Ti64. إنه جزء من مشروع تعاوني بين المعهد الكوري لأبحاث الفضاء الجوي (KARI)، وKP Aviation Industries، وAM Solutions، وجامعة هانيانغ. في الاختبار، صمد خزان الوقود أمام ضغط قدره 330 بار أثناء تبريده إلى -196 درجة مئوية باستخدام النيتروجين السائل. تعتبر مكونات الجهد العالي ضرورية لرحلات الفضاء؛ يمكنهم توفير الوقود السائل والتحكم في وضع الطائرة. ويجب عليهم أيضًا الحفاظ على الأداء مع الحفاظ على درجة الحرارة الباردة المطلوبة للوقود ذي الحرارة المنخفضة-. تقليديًا، يستخدم المصنعون طرق الحدادة لتصنيع هذه المكونات. تتطلب هذه العملية قالبًا ثابتًا، وهو غير مناسب لتصنيع الأجزاء المخصصة بمختلف الأحجام. وأوضح لي هيوب، كبير الباحثين في KITECH، في بيان صحفي: "يوضح هذا الاختبار أن هياكل التصنيع الإضافي (الطباعة ثلاثية الأبعاد) واسعة النطاق يمكن أن تتحمل بشكل موثوق درجات الحرارة المنخفضة وظروف الضغط العالي التي تحاكي بيئات التشغيل الفعلية. وهذا يضع الأساس للتطبيق واسع النطاق للطباعة ثلاثية الأبعاد في صناعة الطيران.
من خلال اختبار ضغط درجة الحرارة المنخفضة-.
لتصنيع خزان الوقود، قام فريق KITECH أولاً بإنشاء نصفين من الكرة الأرضية بشكل منفصل. ثم قم بتشكيلها ولحمها معًا لتشكيل حاوية. استغرقت العملية برمتها ثلاثة أيام. وفقًا لفريق البحث والتطوير، تستغرق دورة التصنيع بأكملها بضعة أسابيع فقط، وهي أقصر بكثير من الطرق التقليدية. وقد أشار العلماء إلى أن طرق الصب والتشكيل التقليدية لتصنيع حاويات كبيرة من سبائك التيتانيوم تواجه تحديات في توريد المواد، وقيود التصميم، بالإضافة إلى ارتفاع التكاليف ودورات التسليم. وبعد التصنيع، أجرى الفريق اختبار ضغط بدرجة حرارة منخفضة- على الحاوية الخاصة به في KARI. اختبار وضع كرات سبائك التيتانيوم في منشأة محاطة بحاجز خرساني. يتم تبريد الحاوية إلى -196 درجة مئوية وتعريضها لضغط يصل إلى 330 بار.
أظهرت الاختبارات أن الحاوية يمكنها تحمل البيئات الفضائية القاسية. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من الاختبارات للتحقق من قدرتها على تحمل الظروف القاسية لرحلات الفضاء بشكل متكرر. وكما أشار كيم هيون جون من KARI، "سنواصل التعاون لإجراء اختبار الإجهاد الدوري تحت ضغط العمل والسعي للحصول على شهادات إضافية مطلوبة للحصول على شهادة رحلات الفضاء.
