Giới thiệu

SpaceX đã cách mạng hóa ngành công nghiệp hàng không vũ trụ bằng cách tích hợp công nghệ in 3D, hay còn gọi là sản xuất bồi đắp, vào quy trình sản xuất của mình. Công nghệ này cho phép tạo ra các thành phần tên lửa phức tạp một cách hiệu quả và tiết kiệm hơn so với các phương pháp sản xuất truyền thống. Bằng cách áp dụng công nghệ in 3D, SpaceX đã nâng cao hiệu suất động cơ, độ tin cậy, và thiết kế tổng thể của tàu vũ trụ, đưa mình lên vị trí hàng đầu trong lĩnh vực thám hiểm không gian.

Sự phát triển của công nghệ in 3D trong hàng không vũ trụ

Sản xuất bồi đắp đã thay đổi cách chế tạo trong ngành hàng không vũ trụ bằng cách cho phép sản xuất các bộ phận phức tạp với trọng lượng nhẹ hơn và hiệu suất cao hơn. Các công nghệ in 3D khác nhau đã được áp dụng trong ngành bao gồm:

Hợp nhất giường bột (Powder Bed Fusion): Sử dụng tia laser hoặc chùm electron để làm nóng chảy các lớp bột kim loại, tạo ra các thành phần chi tiết.
Công nghệ DED (Directed Energy Deposition): Đặt bột kim loại hoặc dây lên bề mặt và làm nóng chảy bằng tia laser hoặc chùm electron để tạo thành các bộ phận.
Công nghệ tạo mẫu nung hợp nhất FDM (Fused Deposition Modeling, FDM): Phương pháp phổ biến trong tạo mẫu, sử dụng dây nhựa nung chảy để xây dựng các thành phần từng lớp một.
Công nghệ bồi đắp bằng hồ quang WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM): Sử dụng cung hồ quang điện để làm nóng chảy dây kim loại, cho phép sản xuất nhanh các cấu trúc lớn.

Lợi ích của công nghệ in 3D trong ngành hàng không vũ trụ bao gồm giảm trọng lượng, linh hoạt trong thiết kế, tạo mẫu nhanh, sản xuất hiệu quả với số lượng nhỏ, tối ưu hóa nguyên liệu, và đơn giản hóa chuỗi cung ứng. Những lợi ích này mang lại hiệu quả sử dụng nhiên liệu cao hơn, tăng tải trọng có ích, và giảm thời gian sản xuất.

Ứng dụng công nghệ in 3D của SpaceX trong sản xuất động cơ tên lửa

SpaceX đã khai thác hiệu quả công nghệ sản xuất bồi đắp để thúc đẩy sự đổi mới trong sản xuất tên lửa. Công ty sử dụng công nghệ in 3D cả trong tạo mẫu lẫn sản xuất phần cứng bay, với những ứng dụng đáng chú ý bao gồm:

– Buồng Động Cơ SuperDraco: Được in thành một khối duy nhất, tăng độ tin cậy và hiệu suất.
– Van Ôxi Hóa Chính của Falcon 9: Giảm số lượng bộ phận và thời gian lắp ráp nhờ công nghệ in 3D.
– Các Thành Phần Động Cơ Merlin: Tối ưu hóa thiết kế nhờ sản xuất bồi đắp để tăng hiệu quả.

Năm 2014, SpaceX đã đạt được bước tiến lớn khi phóng tên lửa Falcon 9 với van ôxi hóa chính được in 3D trong một trong các động cơ Merlin 1D. Thành phần này kiểm soát dòng chảy ôxy lỏng siêu lạnh vào động cơ trong môi trường áp suất cao, nhiệt độ thấp, và rung động mạnh, chứng minh độ tin cậy của các bộ phận được in 3D trong các ứng dụng quan trọng.

Ngoài ra, các động cơ SuperDraco của SpaceX, cung cấp khả năng thoát hiểm khi phóng cho tàu vũ trụ Dragon, được hoàn toàn in 3D. Buồng đốt của các động cơ này được làm từ hợp kim Inconel, một hợp kim niken-crom, bằng công nghệ kết hợp bột kim loại bằng tia laser. Phương pháp này cho phép tạo ra các kênh làm mát và đầu phun phức tạp, góp phần vào hiệu suất cao và tính an toàn của động cơ.

Hợp tác và triển vọng

Cam kết của SpaceX đối với công nghệ in 3D được thể hiện qua các khoản đầu tư và hợp tác của họ. Công ty đã ký kết các thỏa thuận với các công ty hàng đầu về sản xuất bồi đắp kim loại để nâng cao năng lực sản xuất của mình. Những hợp tác này nhấn mạnh tầm quan trọng ngày càng tăng của công nghệ in 3D trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và khẳng định cam kết của SpaceX đối với việc dẫn đầu công nghệ sản xuất.

Bằng cách liên tục cải tiến khả năng in 3D của mình, SpaceX đẩy nhanh quá trình phát triển các phương tiện phóng và tàu vũ trụ. Cách tiếp cận này hỗ trợ mục tiêu của công ty là giảm chi phí vận chuyển không gian và cho phép các nhiệm vụ tham vọng hơn, bao gồm phát triển tàu Starship, nhằm mục tiêu du hành liên hành tinh.

Kết luận

Việc tích hợp công nghệ in 3D vào quy trình sản xuất của SpaceX đã đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao công nghệ tên lửa và giảm chi phí sản xuất. Sản xuất bồi đắp cho phép tạo mẫu nhanh, tối ưu hóa thiết kế, và sản xuất hiệu quả các thành phần phức tạp, đóng góp vào thành công của SpaceX trong ngành hàng không vũ trụ. Khi công nghệ in 3D tiếp tục phát triển, nó được kỳ vọng sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong tương lai của thám hiểm không gian, cho phép tạo ra các tàu vũ trụ hiệu quả, đáng tin cậy và có khả năng cao hơn.

*Lưu ý: Bài viết này dựa trên thông tin có sẵn đến tháng 12 năm 2024. Để biết thêm thông tin mới nhất về quy trình sản xuất của SpaceX và công nghệ in 3D, vui lòng tham khảo các thông báo chính thức của SpaceX và các ấn phẩm gần đây.*

Tác giả: Minh Đức (HKVT)