Применение 3D-печати в космосе.

1. В настоящее время при изготовлении изделий РКТ аддитивные технологии практически
не применяются. Это связано с отсутствием сертифицированных материалов и
технологий, а также методов проектирования конструкций, которые могут
изготавливаться при помощи 3D-печати.
В российской ракетно-космической отрасли просто отсутствует и испытательная база (в
основном это лишь университетские наработки, которые остаются наработками) и опыт
применения напечатанных изделий для РКТ. Нужен определенный опыт для
проектирования и изготовления конструкций для космической техники с использованием
аддитивных технологий. Перед применением необходима большая работа по различным
испытаниям материалов и образцов, изготовленных из них, а также переподготовка
специалистов занимающихся разработкой и производством изделий РКТ.
Пока что разработчики и производители теряют возможности, которые дают новые
технологии. Зачастую изготовление конструктивных элементов уникальных форм
другими способами просто невозможно. 3д печать может быть вне конкуренции для
применения в производстве РКТ.
Несмотря на определённую дороговизну материалов для 3D-печати, она компенсируется
за счёт экономии материала. Экономия заключается в том, что весь материал без остатка
расходуется на изготовление изделия. В отличие от 3D-печати, существующие методы
обработки характеризуются наличием большого количества отходов производства.
В настоящее время есть отдельные случаи применения аддитивных технологий в
космической промышленности. К сожалению это в основном примеры из деятельности
иностранных компаний:
 Астронавты на Международной космической станции (МКС) на 3D-принтере
«напечатали» гаечный ключ. Об этом информируют BBC News;
 В космическом корабле CST-100 Starliner разработки Boeing по сообщению Reuters,
будут использоваться несколько сотен деталей изготовленных по технологии 3D-
печати. Изготовлением таких элементов займётся частная компания Oxford
Perfomance Materials.
На этом фоне выделяется пример Томского политехнического университета:
Искусственный спутник Земли "ТОМСК-ТПУ-120", корпус которого «напечатан» на 3D-
принтере, будет запущен с Международной космической станции во время выхода
космонавтов в открытый космос.
Применение даже существующих аддитивных технологий для изготовления отдельных
элементов конструкции может дать возможность существенно облегчить изделия.
Аддитивные технологии совместно с современными методами проектирования дают
наименьшую массу изделия при соблюдении всех требований к прочности конструкции. В
РКТ это могут быть различные кронштейны. Такие изделия стремятся всячески облегчить,
но существующие технологии давно исчерпали себя.
3д печать это наиболее простой путь изготовления сложных пространственных
конструкций, такие конструкции, как правило, получаются оптимальными по
соотношению масса – прочность. Всё что касается облегчения малогабаритных изделий,
также можно транслировать и на изделия больших размеров. Облегчение отдельных
элементов позволит в целом существенно облегчить вновь разрабатываемые изделия РКТ.
В рамках изготовления ракет-носителей это позволит увеличить их грузоподъёмность.

2. Применение аддитивных технологий позволит изменить подход к изготовлению
крупногабаритных конструкций. Это даст возможность изготавливать крупногабаритные
силовые элементы конструкции без необходимости их сборки. К сожалению, таких
технологий практически нет. Изготовление изделий измеряемых метрами и десятками
метров, с помощью аддитивных технологий, пока не реализовано. Такие технологии
позволят существенно повысить эффективность изделий РКТ.
В связи с новым витком интереса к освоению человеком Луны и Марса, необходимы
новые возможности по созданию технических объектов в космосе. До настоящего
времени всё, что используется космонавтами на орбите, было создано на Земле и
доставлено с помощью ракет-носителей. Подобная практика приводит к серьёзным
ограничениям по размерам и виду обитаемых объектов – каждый такой объект должен
укладываться в размеры обтекателя ракеты-носителя. Снять эти ограничения можно путём
использования перспективных технологий производства.
Необходимо начать разработку способа изготовления масштабных космических объектов
с использованием аддитивных технологий.
В США такие работы уже ведутся (SpiderFab NASA), но технология изготовления,
положенная в основу проекта, крайне сложна, ненадёжна и не позволяет изготавливать
герметичные объекты. Заключается она в изготовлении простейших элементов
конструкции, в виде стержней, которые затем, при помощи манипуляторов,
устанавливаются и привариваются к основной конструкции.
Предлагается рассмотреть возможность создания технологически более простого способа
изготовления масштабных объектов на орбите (в том числе герметичных), путём
послойного наращивания стенок, когда «печатающий» элемент использует в качестве
опоры для дальнейшего движения ранее «напечатанную» конструкцию.
Подобная технология позволит создавать корпуса орбитальных станций и космических
кораблей.
Отработку технологии можно провести на земле при изготовлении отдельных элементов
конструкции космических аппаратов и ракет-носителей, с учётом отличий по условиям
работы на земле и на орбите.
Технология изготовления и полученные изделия должны соответствовать требованиям по
работе в условиях космического пространства: невесомость, безвоздушное пространство,
низкие температуры, большие перепады температур и др.
Естественно при внедрении возникнет масса проблем. По некоторым оценкам в
разработке аддитивных технологий Россия уже отстает на 10 и более лет. Необходимо
срочно наращивать темп развития. Требуется отработка материалов и технологий. Но
многие проблемы будут не технического плана. Потребуется изменение подхода к
проектированию. Ведь для эффективного применения аддитивных технологий требуется
опыт создания сложных конструкций на основе принципов бионического дизайна.
В этом плане предприятиям следует рассмотреть возможности эффективного
взаимодействия с различными научными организациями.