چاپ در فضا؛ مأموريت ناسا برای چاپ ابزارها و تجهيزات در مدار
اگر با چاپ سه بعدی، چاپ صنعتی و مهندسی مواد در محيط های حساس کار کرده باشيد، می دانيد چاپ کردن يک قطعه کوچک در کارخانه زمينی خودش چقدر نياز به دقت، کنترل دما، رطوبت و پايداری مواد دارد. حالا تصور کنيد قرار است همين کار در ايستگاه فضايی بين المللی انجام شود؛ جايی که جاذبه تقريبا صفر است، دما و فشار هميشه در حال تغيير است و هيچ چاپخانه ای در خيابان پايين ايستگاه وجود ندارد. ناسا برای حل همين چالش، پروژه چاپ سه بعدی در فضا را راه انداخت؛ پروژه ای که می تواند آينده ساخت تجهيزات فضايی را متحول کند. در اين مقاله دقيق بررسی می کنم ناسا چطور ابزارها را در مدار چاپ می کند، چه چالش هايی وجود دارد، چه مواد چاپی قابل استفاده اند، و اين فناوری چه تاثيری بر صنعت چاپ زمينی و چاپ صنعتی خواهد گذاشت.
چرا ناسا به چاپ در فضا نياز دارد؟
برای درک اهميت اين موضوع بايد ببينيم فضا چه محدوديت هايی دارد:
- حمل تجهيزات بسيار گران است: ارسال يک ابزار کوچک می تواند ده ها هزار دلار هزينه داشته باشد.
- فضا محدود است: نمی توان برای هر مأموريت ده ها ابزار پشتيبان حمل کرد.
- خطر شکست تجهيزات: اگر يک قطعه کوچک خراب شود، ممکن است کل مأموريت مختل شود.
- نياز به شخصی سازی: فضانوردها گاهی به ابزارهای خاص همان موقع نياز دارند.
چاپ سه بعدی در فضا يعنی ابزار دقيق همان جا توليد شود؛ بدون هزينه حمل، بدون تأخير و بدون وابستگی به موجودی قطعات از زمين.
چطور می توان در فضا چاپ کرد؟
چاپ سه بعدی روی زمين بر اساس نيروی گرانش کار می کند؛ مواد لايه لايه می نشينند و شکل می گيرند. در فضا اين شرايط وجود ندارد. ناسا و شرکت های همکار مجبور شدند پرينترهايی طراحی کنند که:
- در نبود جاذبه، مواد را با فشار کنترل شده تزريق کنند
- بستر چاپ را ثابت نگه دارند
- در برابر تغيير دما و لرزش مقاوم باشند
- مواد چاپی را در محفظه بسته و عايق کنترل کنند
نتيجه اين تلاش، ساخت اولين پرينتر سه بعدی فضايی (made in space) بود که امروز در ايستگاه فضايی بين المللی فعال است.
چه ابزارهايی در فضا چاپ شده اند؟
فقط با يک نگاه به ليست ابزارهای چاپ شده می فهميد که اين پروژه جدی است نه نمايشی:
- آچارهای چندکاره
- قفل و نگهدارنده قطعات
- بست های مهندسی
- قطعات تعميری برای تجهيزات آزمايشگاهی
- سازه های آزمايشی برای بررسی رفتار مواد در مدار
اين ابزارها با طراحی ارسال شده از زمين يا حتی با طراحی محلی فضانورد چاپ می شوند.
مواد چاپی قابل استفاده در فضا
برای چاپ در فضا، مواد چاپی معمولی جواب نمی دهند. ناسا فعلا از گروه های زير استفاده می کند:
- پليمرهای مقاوم در برابر تغيير دما
- کامپوزيت های سبک
- مواد مهندسی شده با ترکيب الياف
هدف آينده، چاپ فلز در فضاست؛ اما برای اين کار بايد دماهای بسيار بالا کنترل شود و در محيط بی جاذبه بسيار پيچيده است.
چاپ در فضا چه تاثيری بر صنعت چاپ در زمين دارد؟
به صورت مستقيم، فناوری چاپ فضايی روی چاپ صنعتی زمينی اثر گذاشته است. بسياری از روش های مديريت مواد، حفظ دقت در دماهای متغير و پايداری دستگاهها بعدها در صنعت زمينی به کار گرفته شده اند. حتی در پروژه هايی مثل چاپ کاتالوگ يا چاپ بروشور، کنترل دقيق رنگ و پايداری کيفيت در شرايط متغير محيطی ريشه در همين استانداردهای صنعتی دارد. همچنين برای اقلام چاپی همراه ابزارهای آزمايشگاهی که در صنايع مختلف استفاده می شود، شرکت ها معمولا به سرويس های چاپ آنلاين متکی هستند تا اطلاعات فنی و برگه های راهنمای دقيق با پايداری بالا توليد شود.
مهم ترين چالش های چاپ در فضا
- رفتار غيرقابل پيش بينی مواد در بی جاذبه
- ناتوانی برخی مواد در چسبيدن لايه ها
- کنترل حرارتی دشوار
- تامين انرژی پايدار برای فرآيند چاپ
- نياز به نظارت انسانی برای تنظيمات ريز
آينده چاپ ابزار در مأموريت های فضايی
نسل بعدی چاپ در فضا شامل اين موارد خواهد بود:
- چاپ فلزی برای توليد قطعات سازه ای
- چاپ مواد کامپوزيت برای پهپادهای فضايی
- چاپ غذا و دارو برای مأموريت های طولانی
- چاپ سازه های بزرگ روی ماه يا مريخ
اتفاقی که زمانی علمی تخيلی به نظر می رسيد، امروز در حال عملی شدن است.
جمع بندی و CTA
چاپ در فضا فقط يک آزمايش مهندسی نيست؛ راه نجات مأموريت های طولانی، سفرهای بين سياره ای و خودکفايی در مدار است. اين فناوری در حال حاضر ابزارهای کوچک و ميانی را در مدار توليد می کند و در آينده می تواند حتی سازه های کامل را روی ماه يا مريخ بسازد. برای کسب و کارهای زمينی، نتيجه اين تحول، بهبود فناوری های چاپ صنعتی و ارتقای استانداردهای کنترل کيفيت است.
اگر پروژه شما نياز به برگه های فنی، کاتالوگ تخصصی يا اقلام چاپی مرتبط با تجهيزات علمی دارد، تيم چاپ آنلاين می تواند از انتخاب متريال تا کیفیت خروجی شما را همراهی کند.