Kebangkitan Percetakan 3D Logam di Orbit

Pada Ogos 2024, pencapaian cemerlang di Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS) telah merevolusikan bidang pembuatan logam—berjaya menggunakan teknologi percetakan 3D untuk bahagian lembaran logam yang direka di angkasa untuk kali pertama. Pencapaian ini bukan sahaja menandakan lonjakan ketara dalam pembuatan angkasa lepas tetapi juga membuka laluan baharu untuk penerokaan angkasa lepas dan misi pengeluaran dan penyelenggaraan orbit.

Diketuai oleh Agensi Angkasa Eropah (ESA), misi perintis ini telah membuktikan kebolehlaksanaan mencetak bahagian logam dalam persekitaran mikrograviti. Pencetak 3D logam, yang dibangunkan oleh Airbus dan rakan kongsinya dengan pembiayaan daripada ESA, tiba di ISS pada Januari 2024, dengan objektif terasnya adalah untuk meneroka kemungkinan mencetak bahagian logam dalam persekitaran yang begitu unik.

Misi penerokaan angkasa lepas tradisional memerlukan semua bahagian dihasilkan di Bumi dan diangkut ke orbit, satu proses yang mahal dan kompleks dari segi logistik. Aplikasi teknologi pencetakan 3D logam membolehkan angkasawan berpotensi mengeluarkan alat, alat ganti, dan juga alat ganti secara langsung di orbit, menjimatkan masa, mengurangkan kos dan meningkatkan kemandirian misi angkasa lepas, terutamanya untuk misi jangka panjang.

Disebabkan oleh kesan mikrograviti, pembuatan angkasa lepas jauh lebih kompleks daripada pembuatan di Bumi. Kaedah pembuatan tradisional bergantung pada graviti untuk meletakkan bahan dan membimbing aliran proses, dan dalam persekitaran mikrograviti, kelakuan proses seperti pemendapan logam cair tidak dapat diramalkan. Jurutera terpaksa membangunkan strategi dan teknologi baharu untuk menyesuaikan proses pencetakan 3D kepada keadaan yang mencabar ini. ISS menyediakan platform ujian yang unik untuk cabaran ini dan pembangunan penyelesaian yang berdaya maju.

Selepas pencetak tiba di ISS, angkasawan Andreas Mogensen memainkan peranan penting dalam memasang mesin itu. Keselamatan adalah keutamaan untuk projek itu, dengan pencetak dimeterai untuk mengelakkan sebarang gas atau zarah berbahaya daripada terlepas ke atmosfera ISS. Proses ini juga termasuk kawalan berhati-hati terhadap persekitaran dalaman pencetak untuk meminimumkan risiko semasa operasi.

Proses sebenar percetakan 3D bermula dengan pemendapan keluli tahan karat. Tidak seperti pencetak 3D desktop tradisional yang menggunakan filamen plastik, pencetak ini menggunakan wayar keluli tahan karat yang dicairkan oleh laser berkuasa tinggi, yang memanaskan wayar logam kepada lebih 1200°C dan mendepositkannya lapisan demi lapisan pada platform yang bergerak.

Menjelang pertengahan Julai 2024, pasukan itu telah berjaya mencetak 55 lapisan, menandakan siapnya separuh daripada sampel pertama. Pencapaian ini menandakan permulaan apa yang dipanggil "fasa pelayaran," di mana pasukan itu dapat mempercepatkan proses pencetakan. Pengoptimuman ini telah menjadikan operasi pencetak lebih cekap, meningkatkan masa pencetakan harian daripada 3.5 jam kepada 4.5 jam.

Kejayaan penerapan teknologi percetakan 3D logam bukan sahaja memberikan fleksibiliti dan kemandirian yang lebih besar untuk misi angkasa lepas tetapi juga memberi impak yang mendalam terhadap bidang kerja logam dan pembuatan. Teknologi ini boleh digunakan untuk mengeluarkan segala-galanya daripada alat ganti kepada struktur besar di angkasa, menyokong penerokaan jangka panjang dan penjajahan planet lain. Memandangkan teknologi terus maju dan bertambah baik, kami boleh mengharapkan lebih banyak inovasi dan kejayaan dalam bidang pembuatan angkasa lepas melalui percetakan 3D logam.