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Quanta impressão 3D o sonho de Elon exigirá?

O sonho de Elon Musk de tornar a humanidade uma espécie multiplanetária e colonizar Marte dentro de algumas décadas vai junto com os sonhos da maioria das pessoas envolvidas em AM: ver essa tecnologia mudar a fabricação. As duas coisas estão alinhadas e sinérgicas. A indústria espacial comercial relativamente jovem depende significativamente de tecnologias AM e a industrialização AM foi impulsionada pelas necessidades da indústria aeroespacial.

Mas colonizar Marte é um jogo totalmente novo, que exigirá tecnologias AM – muitos tipos diferentes de tecnologias AM – para realmente avançar e entregar. A maioria das aplicações AM que serão necessárias para uma viagem interplanetária e esforços de colonização já foram imaginadas e descritas. Agora, como Elon Musk quantificou a quantidade de equipamentos necessários para iniciar uma colônia marciana autossustentável em 1 milhão de toneladas, é hora de juntar tudo e quantificar exatamente quanto AM será necessário para ir e permanecer em Marte.

Fazendo os foguetes deixarem a Terra

Elon Musk planeja construir 100 naves estelares, que precisarão de foguetes Super Heavy para lançá-las ao espaço. Cada veículo combinado será capaz de ser lançado da superfície da Terra a cada seis a oito horas. O Super Heavy – que retornará à Terra depois de dar o impulso inicial à Starship – poderá fazê-lo aproximadamente a cada hora, em missões que entregam até 150 toneladas de carga útil em órbita, disse Elon Musk. O mais novo Super Heavy está equipado com 33 motores Raptor 2 e cada Starship agora terá 6.

O Raptor 2 é realmente uma maravilha da engenharia: é mais poderoso que o primeiro Raptor e significativamente menor (e mais leve). Isso é definitivamente graças ao uso de AM. Não é nenhum segredo que a SpaceX é uma grande adotante para o desenvolvimento e produção de motores de foguete. A empresa investiu na Velo3D e recentemente expandiu significativamente sua divisão de engenharia AM . Não é apenas que o AM permitiu à SpaceX fabricar peças de motor menores e mais leves, é que a capacidade de usar o AM para produzir manifolds exatamente como eles precisam ser, permite o desenvolvimento e a produção de sistemas muito mais eficientes, menores e mais leves.

Não temos ideia de quantas peças impressas em 3D estão presentes em um motor Raptor 2, mas digamos que sejam até 100, representando um décimo do peso de aproximadamente 1.000 kg do motor. Em 100 Starships (6 Raptors) e, digamos, 35 Super Heavies (33 Raptors), seriam 175.500 peças fabricadas aditivamente para um total de 175,5 toneladas de materiais. Se a SpaceX achasse mais conveniente imprimir em 3D todo o bocal do motor do foguete (como foi feito experimentalmente pela NASA e pela Relativity), o peso das peças impressas em 3D mudaria significativamente e poderia até dobrar ou triplicar (até 500 toneladas).

Se, então, a empresa achasse conveniente imprimir em 3D todo o foguete superpesado (como a Relativity pretende fazer com seus foguetes – bem menores), usando tecnologias de metal DED, o impacto do AM seria ainda maior. Com cada um pesando cerca de 3.000 toneladas, o total chegaria a mais de 100.000 toneladas de peças impressas em 3D apenas para os navios e propulsores. A propósito, a SpaceX pode alavancar o suporte das próximas startups de lançamento, como a própria Relativity, RocketLab e Launcher, todos os principais adotantes do AM seguindo os passos da SpaceX .

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Fonte:(https://www.3dprintingmedia.network)

De acordo com Elon Musk, as naves precisarão levar 1 milhão de toneladas de coisas para a órbita e transportá-las para colonizar Marte. Parece lógico que esses 1 milhão de toneladas incluam várias impressoras 3D e vários milhares de toneladas de materiais imprimíveis em 3D, incluindo metais e polímeros/compósitos. Talvez até alguma cerâmica e cimento (pelo menos para começar a construção interplanetária).

Muitos equipamentos foram desenvolvidos especificamente para esta viagem, incluindo muitos acessórios e ferramentas que devem ser personalizadas para os astronautas e colonos. Parece seguro dizer que até 10% desses 1 milhão de toneladas de coisas terão a ver com impressão 3D, incluindo algumas centenas de impressoras 3D e muitos materiais. Isso poderia ser outros 100.000.

Algumas dessas peças podem precisar ser produzidas em órbita, nas próximas novas estações espaciais comerciais, ou na lua. É provável que qualquer fabricação em órbita seja realizada por impressão 3D, já que muitas vezes seria muito mais caro enviar peças e componentes acabados da Terra. Apenas enviar pacotes de materiais facilmente estocados para instalações de impressão 3D no espaço manterá as peças acabadas que precisam ser enviadas da Terra no mínimo.

Realizando o sonho de Elon

Quando todas as naves estiverem alinhadas e prontas, a impressão 3D em voo será útil. Não mencionamos isso anteriormente, mas podemos imaginar que muitos dos componentes da cabine das naves serão impressos em 3D, usando plásticos de alto desempenho para substituir peças de metal, para reduzir o peso e os custos.

Também será possível usar materiais fortes de origem biológica, como nylon 11 ou poliésteres, policarbonatos e poliuretanos reciclados para imprimir em 3D peças leves com design generativo e topologicamente otimizadas . Como a Starship será mais como um avião espacial do que apenas um foguete, muitas das mesmas lições serão aplicadas.

Uma vez que as naves estejam a caminho de colonizar Marte, a impressão 3D será necessária para peças de reposição sob demanda. Não o tipo de peças de reposição que são impressas em 3D na Terra porque é mais conveniente fazer isso (em vez de manter enormes estoques físicos ou reconstruir moldes antigos), mas o tipo de peças que são impressas em 3D no espaço, a bordo da espaçonave, porque há não há outra maneira em todo o universo para obter essa parte.

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Fonte:(https://www.3dprintingmedia.network)

A vantagem de usar a impressão 3D é que a quantidade de materiais que precisam ser transportados (e usados ​​para fazer a peça necessária usando um design CAD sem peso) é pequena, em comparação com o peso que cada peça de substituição física possível teria. Então podemos deixar tudo isso, por enquanto, no total de 100.000 toneladas indicado acima.

3D vivendo em Marte

Quando as naves pousarem em Marte, elas poderão fazê-lo em locais de pouso impressos em 3D. Os astronautas e colonos poderão voltar para casa em seus habitats de Marte impressos em 3D.

Como algumas centenas de milhares de toneladas de produtos relacionados à impressão 3D ajudarão os humanos a chegar e colonizar Marte
Um dos recentes habitats de Marte impressos em 3D, construído usando regolito marciano simulado. Fonte:(https://www.3dprintingmedia.network)

Com as misturas adequadas de regolito marciano e água ou outros aglutinantes naturais (que podem ser produzidos localmente), pode ser possível construir habitats que possam proteger os astronautas da radiação e combiná-los com estruturas infláveis ​​para oferecer uma solução completa que pode estar pronta mesmo antes de a maior parte dos colonos chegar lá.

Quando a vida colonial em Marte começar, tudo o que os colonos precisarão terá que ser produzido no local, a 310 milhões de quilômetros da Terra, para o esforço final de fabricação distribuída. É aí que a impressão 3D se destaca. São necessárias cerca de 250.000 toneladas de impressão 3D, começando agora. Para saber mais leia a matéria completa no site.

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