تعداد قطعات پرینت سه بعدی شده بر روی ماهواره ها حال افزایش است. فروشگاه های ماهواره ها از این فناوری برای کاهش هزینه ها و سرعت بخشیدن به تولید فضاپیماهای با قابلیت فزاینده استقبال می کنند. پیشرفت‌ها راه را برای آینده‌ای هموار می‌کنند که در آن ماهواره‌ها می‌توانند قطعاتی را در فضا پرینت کنند. اما این صنعت چقدر به پرینت سه بعدی کل ماهواره ها نزدیک است؟
این یک سوال پیچیده است، به این دلیل که تعداد قطعات در یک ماهواره بسته به اندازه و پیچیدگی آن بسیار متفاوت است و از ساختارهای پایه ساده تا نیمه هادی های پیچیده را شامل می شود.
تعداد قطعات Cubesat می تواند صدها جزء باشد در حالی که ماهواره های بزرگتر می توانند از ده ها هزار تا صدها هزار مورد برای مأموریت های شاخص باشد. مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب که به تازگی پرتاب شده است. اما فقط پنج سال پیش استفاده از ساختارهای پرینت سه بعدی تا حد زیادی آزمایشی بود و قطعات بسیار کمی در مأموریت‌ها و محموله‌هایی که ریسک‌پذیری سالمی داشتند، پرواز می‌کردند
اکنون تقریباً تمام ماهواره‌هایی که امروزه ساخته می‌شوند حداقل دارای قطعات پرینت سه‌بعدی هستند. اگرچه اکثر آنها هنوز هم سیستم‌های براکت مکانیکی نسبتاً ساده‌ای برای نگه‌داشتن ساختار فضاپیما دارند.
برای Maxar Technologies، اجزای ساخته شده با مواد افزودنی به استانداردی برای همه ماهواره‌هایی که می‌سازد تبدیل شده‌اند و در سال ۲۰۲۰ تقریباً یک سوم اجزای یک فضاپیما معمولی را تشکیل می‌دهند.
اولین قطعه فلزی پرینت سه بعدی که Maxar در ماهواره استفاده کرد از آلیاژ تیتانیوم ساخته شد و در سال ۲۰۱۶ با ماهواره ارتباطی JCSAT-15 که برای Sky Perfect JSAT ژاپن ساخته شده بود، پرتاب شد. Maxar در بیش از ۲۰ ماهواره که از آن زمان به فضا پرتاب شده اند، از قطعاتی استفاده کرده است که به صورت افزودنی از آلومینیوم، تیتانیوم و پلاستیک ساخته شده اند. که در مجموع ۵۸۰۰ جزء در مدار قرار دارند.
«Maxar از پرینت سه بعدی برای ساخت فضا استفاده می کند زیرا برنامه ریزی را بهبود می بخشد، هزینه ها را کاهش می دهد و عملکرد را افزایش می دهد.
کریس جانسون، معاون ارشد فضایی Maxar
برای تولید قطعات پرینت سه بعدی به افراد کمتر و مواد کم‌هزینه‌تری نیاز است، که اغلب اهداف مختلفی را دنبال می‌کنند، کاهش جرم، تعداد سخت‌افزار و پیچیدگی کلی اجزا.
ریچ استون، مهندس ارشد تولید مواد افزودنی در دفاع، فضا و امنیت بوئینگ
شرکت او فناوری ساخت افزودنی را در فضاپیماها و فضاهای پرتاب کننده فضاپیما ها از جمله مبدل های حرارتی با کارایی بالا، مکانیسم ها، ساختارها و دستگاه های مایکروویو غیرفعال به کار برده است.
پرینت سه بعدی به بوئینگ کمک می‌کند تا مرزهای ممکن را از منظر فناوری ایجاد کند، طرح‌های جدید ایجاد کند، نمونه‌سازی سریع، آزمایش، و در جایی که منطقی است، فناوری جدید را به کار گیرد.
استون
بوئینگ به دنبال افزایش این قابلیت است. به ویژه برای شرکت تابعه سیستم های فضایی هزاره خود که بر بازار ماهواره های کوچک متمرکز شده است، جایی که ثابت شده است که پرینت سه بعدی برای استقرار سیستم ها در مدار سریعتر از همیشه مناسب است.
برای دستگاه‌های کوچک، استون گفت که این شرکت “نشان داده است که پرینت سه بعدی چرخه بسیار سریع‌تری را برای تولید ارائه می‌دهند و حدود ۳۰ درصد هزینه کمتری نسبت به سازه‌های سنتی دارند.”
از ساخت سازه‌های ساده مانند براکت‌های مکانیکی تا مدیریت حرارتی پرینت سه‌بعدی، فرکانس رادیویی (RF) و سایر اجزای پیچیده‌تر روی ماهواره، “گام بسیار بزرگی” وجود دارد.
به عنوان مثال، صنعت نیمه هادی در ۴۰ سال گذشته صدها میلیارد دلار سرمایه گذاری کرده است تا تراشه های قدرتمند فزاینده ای را کوچک کند که زیربنای فناوری های مدرن هستند.
فروشگاه‌های نیمه‌رسانای پیشرفته اکنون می‌توانند تراشه‌هایی با دقت ۵ نانومتری از طریق فرآیندهای فوتولیتوگرافی تولید کنند، در حالی که «پرینت سه‌بعدی در دنیایی [کاملاً] متفاوت عمل می‌کند».
پیتر گوگنباخ، مدیر ارشد رشد Swissto12
ماشین‌های پرینت سه بعدی پیشرفته با استفاده از فناوری SLM در محدوده دقت ۵۰ میکرومتری قرار دارند – یا ۱۰۰۰۰ برابر کمتر از بهترین سازندگان تراشه.
گوگنباخ
بزرگترین مانع هزینه است، زیرا علیرغم پیشرفت ها، قطعات فلزی پرینت سه بعدی بسیار گران هستند مگر اینکه در مقیاس بزرگ انجام شوند.
روش مرسوم تولید مانع بزرگ دیگری است زیرا تغییر به تولید افزودنی مستلزم طراحی مجدد قطعات دارای شرایط فضایی و سپس آزمایش در مدار قبل از استفاده گسترده تر است.
«ریسک، زمان و هزینه‌های موجود به سادگی تغییر سریع به پرینت سه بعدی را توجیه نمی‌کند. با این حال، درحالی که در حال حاضر صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های تولید ماهواره نمی کند، ما در حال بررسی شرایطی هستیم که ممکن است شرایط فعلی را در ۵ تا ۱۰ سال آینده تغییر دهد.
Swissto12 سال گذشته به استارتاپ استرالیایی Fleet Space Technologies کمک کرد آنچه را که به گفته آنها اولین آنتن پچ فلزی پرینت سه بعدی برای دستگاه های کوچک بود ارائه دهد.
قنطورس ۴، ششمین و آخرین ماهواره در صورت فلکی، دارای چهار عدد از این آنتن ها است.
در ماه دسامبر، اندکی پس از جمع آوری بیش از ۲۶ میلیون دلار در دور سرمایه گذاری سری B، این استارت آپ برنامه های خود را برای یک صورت فلکی نسل دوم اعلام کرد که می گوید شامل اولین ماهواره هایی است که به طور کامل از طریق پرینت سه بعدی ساخته شده اند.
