با ایجاد خط مونتاژ متحرک برای نخستین بار در کارخانه هنری فورد در سال 1913، ماشین‌سازی فوراً دگرگون شد. امروزه، چاپ سه‌بعدی در حال اثبات خود به عنوان یک تغییردهنده بازی در حوزه‌ی ساخت است.

همان‌طور که یک دستگاه فتوکپی می‌تواند کپی دقیق صفحات دوبعدی را به سرعت، ارزان و قابل اعتماد تولید کند، چاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند همین کار را برای قطعات دستگاه انجام دهند. تحول این فناوری هیج جا مهمتر از هوانوردی و هوافضا نیست، جایی که وزن و هزینه مهمترین ملاحظات آن است.

در حقیقت، طبق گزارش به دست آمده از بازار و پژوهش‌ها پیش‌بینی می‌شود که بازار جهانی چاپ سه‌بعدی در حوزه‌ی هوافضا و دفاعی از 1.56 میلیارد دلار امروز به 5.9 میلیارد دلار تا سال 2026 رشد یابد.

مهندسی لیزر

ناسا یک سازنده‌ی اولیه‌ی این فناوری بود و از آن برای ساختن مدل‌های پلاستیکی در اواخر دهه 1980، پیش از اصطلاح چاپ "سه‌بعدی" استفاده می‌کرد.

آژانس فضایی ایالات متحده با استفاده از فرآیندی به نام شکل خالص مهندسی‌شده با لیزر (LENS) که پودر فلزی را در پرتوی لیزر تغذیه می‌کند، سریعاً مزایای ساخت افزایشی یا تولید افزودنی را تشخیص داد تا محصولی را به صورت لایه به لایه ایجاد کند. این فناوری بسیار دقیق اما بسیار کند بود و تولیدِ فقط  یک سانتی‌متر مکعب از آن یک ساعت طول می کشید.

در این رابطه حتما بخوانید:

• فناوری چاپگرهای سه‌بعدی

• تا سال ۲۰۲۲: پرتاب یک ماهواره تایلندی با موشک چاپ سه‌بعدی

راه حل این مسئله استفاده از چاپگرهای پیشرو سه‌بعدی امروزی بود که می‌تواند قطعات پیچیده‌ای را ساده‌تر از روش‌های معمولی تولید کند. در بعضی موارد، قطعاتی تولید می‌شود که از میانگین تولید معمولی فراتر می‌رود.

قطعات را می‌توان سریعتر و ارزان‌تر و با مواد کمتری چاپ کرد که این امر یک پیشنهاد جذاب برای تولیدکنندگان هوافضا و هواپیمایی است. از یک سوکت مسافری ساده در کابین‌های هواپیما گرفته تا اجزای پیچیده موشک‌های فضایی، این فرصت‌ها به ظاهر بی‌پایان هستند.

از آنجا که اجزای چاپی می‌توانند سبک‌تر و مستحکم‌تر از قطعات ساخته شده با استفاده از روش‌های کنونی ساخته شوند، بنابراین باعث بهبود راندمان سوخت می‌شوند. سوخت کمتر به معنای هزینه کمتر و میزان انتشار آلایندگی کمتر است، که این امر باعث کاهش اثرات بر محیط زیست می‌شود.

چاپ اجرا شود

برای هواپیماهای موجود که به اصلاح مجدد نیاز دارند، می‌توان قطعات جدید را در زمان کمتر و با هزینه و مواد کمتری چاپ کرد و باعث افزایش عمر هواپیما شد. تعمیر و نگهداری و تعمیرات اساسی تجارت بزرگی است که پیش‌بینی می‌شود بازار خطوط هوایی تا سال 2037 به 8.2 میلیارد مسافر برسد.

ایرباس با پیش‌بینی بازار انجام شده تخمین می‌زند که خدمات ارتقای هواپیماهای تجاری طی 20 سال آینده 180 میلیارد دلار ارزش خواهد داشت. چاپ قطعات جایگزین در صورت تقاضا یعنی سطح موجودی را به حداقل ممکن نگه داشتن که با این کار روشی مقرون به صرفه، مطمئن و ایمن را برای به حداقل رساندن زمان خرابی و نگه داشتن هواپیماها در هوا فراهم می‌کند.

سرعتی که در آن می‌توان اجزای مستحکم و سبک‌وزن را چاپ کرد، توجه بسیاری از تولیدکنندگان اصلی صنعت هوایی، مانند لاکهید مارتین را جلب کرده است. این شرکت با شرکت Arconic برای توسعه فرآیندهای جدید تولید از جمله چاپ سه‌بعدی فلزی همکاری می‌کند.

همچنین بخوانید:

• کپسول فضایی «اوریون» ناسا بیش از ۱۰۰ قطعه چاپ سه‌بعدی خواهد داشت

• به‌کارگیری فناوری چاپ سه‌بعدی در ساخت فضاپیماهای تازه‌ی بویینگ

• چاپ سه‌بعدی لوازم پزشکی در فضا

جابجایی از فرآیندهای ریخته‌گری و جوشکاری سنتی به موتورهایی که به کمک تولید افزودنی ساخته می‌شوند نشان‌دهنده‌ی یک تغییر اساسی است.

اما فناوری‌های نوظهور چالش‌های خود را دارد. پیش از اینکه اجزای چاپی بتوانند به آسمان بروند، باید با استانداردهای سخت هواپیمایی نظیر استانداردهای اداره هوانوردی فدرال در ایالات متحده - بزرگترین بازار هوانوردی جهان - مطابقت داشته باشند.

نوآوری برای کیفیت

اگرچه این فرآیندِ تأیید، ترمز حرکت رو به جلوی صنعت پرینت سه‌بعدی را می‌کشد، اما باید در نظر گرفت که ایمنی یک مساله‌ی بسیار مهم در حمل و نقل هوایی و هوافضا است.

به منظور رعایت مقررات سختگیرانه، تولیدکنندگان می‌توانند بر روی تضمین کیفیت قطعات چاپی نهایی خود کار کنند. در اکثر ماشین‌آلات، اندازه‌گیری اندازه و شکل یک قسمت چاپی آسان است، اما برای بررسی صحت تولید دشواری‌هایی وجود دارد.

همچنین بخوانید:

• ساخت ابزارهای تشخیص طبی در فضا با چاپگر سه بعدی

• ساخت بزرگ‌ترین محصول چاپ سه‌بعدی جهان به عنوان بال یک هواپیما

نوآوری به ارائه‌ی راه‌حل می‌پردازد. هارویکو نیتانی، معاون ارشد رئیس و مدیر ارشد مشاغل ماشین‌آلات صنایع سنگین میتسوبیشی (MAT)، بخشی از گروه صنایع سنگین میتسوبیشی (MHI)، می‌گوید: "این شرکت از یک سیستم مانیتورینگ پیشگامانه استفاده می‌کند که فرآیند چاپ سه‌بعدی را در زمان واقعی مشاهده می‌کند تا کیفیت را تضمین کند."

نیتانی می‌گوید: "این سیستم منحصربه‌فرد بازخوردها را تحلیل می‌کند و تنظیمات خودکار را برای تضمین سازگاری ساختاری انجام می‌دهد." او می‌گوید: "مشتریان می‌توانند به یک رکورد کامل از روند چاپ دسترسی پیدا کنند، و قابلیت ردیابی کامل محصول را در این خط فراهم آورد."

چنین پیشرفت‌هایی، این بخش را به جلو سوق می‌دهد.

در ماه ژوئیه، ناسا دانشگاه کارنگی ملون را برگزید تا پژوهش‌هایی را در زمینه‌ی روش‌های استفاده از چاپ سه‌بعدی با هدف کاهش هزینه و مدت زمان ساخت هواپیما بدون قربانی کردن کیفیت و قابلیت اطمینان یا ایمنی انجام دهد.

و امروز

شرکت‌هایی همچون خطوط هوایی امارات در حال توسعه پروژکتورهای پایش تصویری سه‌بعدی و کوره‌های ونتیلاتور برای هواپیماهای خود هستند. این فناوری برای همه چیز از موتورهای هلیکوپتر و هواپیماهای بدون سرنشین گرفته تا پانل‌های بدنه فلزی تقویت‌شده استفاده می‌شود.

و فردا؟

سرانجام، فضانوردان می‌توانند در حامل‌های فضایی چاپ سه‌بعدی به فضا اعزام شوند و به لطف این فناوری سریع در حال کشف، مرزهای جدید را کشف کنند.

منبع، ترجمه ایران‌ هوافضا

در ادامه حتما بخوانید:

• رقابت خانه‌های فضایی ناسا / سکونتگاه چاپ ۳ بعدی برای زندگی در مریخ (+تصاویر)

• چاپگر سه‌بعدی چه نقشی در کاوش‌ها و پژوهش‌های فضایی خواهد داشت؟

• برای نخستین بار: چاپ سه‌بعدی قلب در گرانش صفر

• رونمایی از نخستین پهپاد چاپی سه‌بعدی جهان با موتور جت در نمایشگاه هوایی دبی ۲۰۱۵