فناوری چاپ سه‌بعدی، انقلابی در صنعت فضایی ایجاد کرده و اکنون به روشی غالب برای تولید موتورهای موشکی تبدیل شده که سرعت ساخت را افزایش و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.

در گذشته، ساخت موتورهای موشکی فرآیندی پیچیده، زمان‌بر و پرهزینه بود که شامل مونتاژ هزاران قطعه‌ی کوچک می‌شد و وزن نهایی آن‌ها بسیار زیاد بود. امروزه، با پیشرفت‌های چشمگیر در فناوریچاپ سه بعدیشرکت‌های پیشرو در صنعت فضایی به رویکردی نوین برای تولید این موتورها روی آورده‌اند. این تحول نه‌تنها به ساخت قطعات با پیچیدگی‌های بی‌سابقه کمک می‌کند، بلکه کارایی و قابلیت اطمینان آن‌ها را نیز به طرز چشمگیری افزایش داده است.

مزایای چاپ سه‌بعدی در ساخت موتورهای موشکی

فناوریچاپ سه‌بعدیتولید قطعات فلزی پیچیده برایموتورهای موشکیرا با هزینه‌ای کمتر و سرعتی بیشتر امکان‌پذیر ساخته است. در گذشته، ساخت موتورها نیازمند مونتاژ و جوشکاری هزاران قطعه‌ی جداگانه بود که نتیجه آن وزن بالا و فرآیند تولید طولانی بود. سازمان‌هایی مانندناسا(NASA) با سرمایه‌گذاری در این فناوری، توانستند پیشرانه‌هایی سبک‌تر بسازند که علاوه بر کاهش جرم کلیموشکنصب آسان‌تری داشته و راندمان سوخت را بهبود می‌بخشند. این سرعت در تولید، امکان ساخت انبوه و آزمایش طرح‌های جدید را فراهم کرده است؛ بنابراین، اگر نمونه‌های اولیه در طول فاز توسعه دچار مشکل شوند، مهندسان می‌توانند به سرعت یک پیشرانه جدید را در عرض چند روز بسازند.

• چرا روی بدنه موشک‌های فضایی مربع‌های شطرنجی سیاه و سفید وجود دارد؟
• موشک RLV C5؛ پروژه مخفی اروپا که استارشیپ اسپیس ایکس را شکست می‌دهد
• چین موشک Zhuque-3 را با موفقیت فرود آورد؛ رقیب جدید فالکون ۹ اسپیس‌ایکس

آلیاژهای نوآورانه، چالش‌ها را به فرصت تبدیل می‌کنند

علی‌رغم باورهای پیشین مبنی بر عدم تحمل قطعات سه‌بعدی در شرایط سخت فضایی، توسعه آلیاژهای جدید این محدودیت را از بین برده و استفاده ازچاپ سه‌بعدیرا ممکن ساخته است. شرکتالمنتوم 3Dکه باناساهمکاری می‌کند، پیشگام روشی به نامتولید افزودنی واکنشی(Reactive Additive Manufacturing) است. این فرآیند با افزودن ذرات خاص به آلومینیوم و ایجاد واکنش شیمیایی حین چاپ، آلیاژی قوی، مقاوم به حرارت و سبک تولید می‌کند که مقرون‌به‌صرفه بوده و به آسانی جوش‌پذیر است. به همین ترتیباسپیس‌ایکس(SpaceX) نیز برای موتورهایسوپر دراکو(SuperDraco) خود از آلیاژاینکونل(Inconel) که ترکیبی از نیکل و کروم است، استفاده کرده است. این آلیاژها به مهندسان اجازه می‌دهند تا قطعات پیچیده را با حداقل نیاز به جوشکاری بسازند و زمان ساخت را به شدت کاهش دهند.

محدودیت‌ها؛ هرآنچه چاپ سه‌بعدی قادر به ساخت آن نیست

با وجود پیشرفت‌های چشمگیر، لازم به ذکر است کهموتورهای موشکی«بیشتر» باچاپ سه‌بعدیساخته می‌شوند، نه «به‌طور کامل». بر اساس گزارش‌ها، حدود ۸۰ تا ۸۵ درصد از اجزای موتورهای مدرن توسط شرکت‌هایی ماننداورسا میجور(Ursa Major) ورولتیویتی اسپیس(Relativity Space) به صورت سه‌بعدی چاپ می‌شوند. این قطعات عمدتاً شامل مخازن اکسیدکننده و پیشران، محفظه‌های احتراق، انژکتورهای سوخت، پمپ‌ها و شیرآلات هستند.

با این حال، حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد از قطعات همچنان به روش‌های سنتی تولید می‌شوند. این موارد شامل اجزایی هستند که باید دماها و تنش‌های بسیار شدیدتری را تحمل کنند، در برابر مواد شیمیایی خاص مقاوم باشند یا از دقت ابعادی بی‌نظیری برخوردار باشند که فراتر از قابلیت‌های فعلیفناوری‌های چاپ سه‌بعدیاست.