ESA объявило о вступлении 3D-печати в "железный век"

Европейское космическое агентство объявило о старте проекта The Amaze project, который должен запустить "эволюцию" 3D-печати и перевести её на качественно новый уровень. Над технологией создания новых металлических компонентов, которые будут легче, дешевле и прочнее обычных, будут трудиться специалисты из 28 научных институтов и университетов по всему миру.

Название проекта Amaze (англ. изумление, удивление) является акронимом Additive Manufacturing Aiming Towards Zero Waste and Efficient Production of High-Tech Metal Products ("Аддитивное производство, сводящее к нулю отходы, и эффективное производство высокотехнологичных металлических изделий").

Аддитивное производство, больше известное как 3D-печать, уже вывело на новый уровень массу областей деятельности человека, произвело революцию в дизайне, медицине и промышленности. Преимущественно высокотехнологичные принтеры используют пластиковые "чернила". Применение металла в такого рода производстве позволит сократить количество отходов и значительно удешевить процесс.

Правда, обычные металлические пластинки тут не подойдут: для трёхмерной печати необходимо "наслаивать" объект, выпуская горячие, но мгновенно застывающие струи. Тем не менее, технология не стоит на месте, и учёные уже достигли определённых результатов.

На открытии проекта во вторник 15 октября 2013 года в Музее науки в Лондоне специалисты представили компоненты из вольфрамового сплава, которые выдерживают нагревание до 3000 градусов по Цельсию. При таких высоких температурах они могут "выжить" внутри термоядерных реакторов или внутри ракетного сопла.

"Наша цель — создать компоненты из металла намного более высокого качества, чем существующие на сегодняшний день. Мы хотим доказать, что 3D-печать не только упрощает производство, но и является единственным методом создание прочных и надёжных элементов", — говорит Дэвид Джарвис (David Jarvis), глава исследовательской группы Европейского космического агентства (ESA) в области новых материалов и энергетики.

Как поясняют авторы проекта, чтобы построить термоядерный реактор, нужно взять тепло самого Солнца и поместить его в металлическую коробку.

"Если у нас получится наладить производство металлических компонентов посредством 3D-печати, то до коммерческого ядерного синтеза будет рукой подать", — уверен Джарвис.

Отметим, что целью проекта Amaze является не изобретение "металлической" 3D-печати, а налаживание этой технологии. За последние годы появилась масса успешных экспериментов по "печати" объектов из металла. Эксперты из ESA лишь хотят поставить процесс на поток.

К примеру, компания General Electric использует технологию создания топливных инжекторов для одного из двигателей их самолётов. Китайские производители применяют аддитивное производство для изготовления несущих элементов в самолётах. А в июле 2013 года NASA объявило об успешном испытании частей ракетного двигателя, напечатанных на 3D-принтере.

На сегодняшний момент сотрудники проекта Amaze занимаются созданием металлических компонентов реактивного двигателя и частей самолётного крыла, каждая из которых достигает двух метров в длину.

Поскольку приоритетом в создании конструкций самолётов и пилотируемых космических аппаратов является безопасность, для изготовления используются такие металлы, как титан, тантал и ванадий. При обычном производстве тратится огромное количество исходного материала и большой его процент попросту выбрасывается. В 3D-печати такой проблемы нет: принтеры оставляют практически ноль отходов.

"Только представьте: для создания металлического компонента массой в один килограмм мы будем использовать кусок исходного материала той же массы, а не в двадцать раз большей", — говорит сотрудник проекта Франко Онгаро (Franco Ongaro).

Освободившиеся суммы денег можно будет направить на развитие космической отрасли: экономия даже одного килограмма веса металла позволит сократить расходы на сотни тысяч долларов США в год. Более того, аддитивное производство обеспечивает высокую надёжность деталям, ведь они создаются единым целым, без болтов и сварочных швов.

Как признался Джарвис, конечной целью проекта является "печать" искусственного спутника целиком. Если получится, то космическое агентство сэкономит несколько десятков миллионов евро, что составляет половину от обычной суммы, затрачиваемой на изготовление спутников путём сварки и скрепления частей.

Казалось бы, если всё так идеально, почему никто ранее не попытался "печатать" спутники и ракеты? Джарвис утверждает, что и у 3D-печати есть свои "грязные тайны", проблему с которыми ещё предстоит решить.

"Одна из главных проблем — это пористость конечного продукта. Мелкие пузырьки воздуха в металлическом компоненте ставят под угрозу всю его прочность и надёжность", — рассказывает учёный.

Для преодоления всех трудностей и решения проблем аддитивного производства будут сотрудничать лучшие специалисты по всему миру. Они намерены не только устранить все дефекты, но и сделать процесс воспроизводимым, доступным даже непрофессионалу.