Как ни странно, аэрокосмическое ведомство США не спешит с внедрением некоторых самых передовых технологий в производство космических кораблей. В частности, в NASA только сейчас начинают применять генеративное проектирование, то есть проектирование с помощью ИИ, при разработке деталей аппаратов для космических миссий, а также совсем не спешат с переходом на 3D-печать.

Источник изображений: Henry Dennis / NASA

Генеративное проектирование или проектирование с помощью ИИ сродни эволюционному процессу. Эволюция за миллиарды лет оттачивает организм во всех его проявлениях от клеток до тканей, скелета и органов. По сходному принципу работает генеративное проектирование. Инженеру достаточно указать размеры детали, места креплений и входов/выходов, а также требуемые нагрузки от векторов до усилий и машинный алгоритм сам рассчитает оптимальную форму детали и произведёт отбор модели с соблюдением, например, минимально допустимого веса.

Для космоса, где каждый килограмм стоит немалых денег, чем легче будет деталь конструкции, тем лучше. Более того, для космических программ детали обычно изготавливаются поштучно и цена проектирования и изготовления в рамках стоимости проекта роли не играет. Впрочем, даже в условиях массового производства спроектированный образец может стать объектом для изготовления формы для отливок. Поэтому генеративное проектирование с некоторыми ограничениями вполне уместно также для массового производства.

В идеальном случае генеративное проектирование лучше сочетать с 3D-печатью. Тогда уникальную деталь можно спроектировать и изготовить в течение недели — это недостижимые при обычном процессе возможности. К такому процессу в NASA рассчитывают прийти в будущем, но сегодня в агентстве работают по старинке — даже спроектированную искусственным интеллектом деталь подрядчики изготавливают на фрезерном оборудовании или с помощью сварки.

Пионер генеративного проектирования в NASA Райан МакКлелланд (Ryan McClelland, на фото) говорит, что созданные ИИ «эволюционировавшие структуры» часто выполняют свою работу гораздо лучше, чем более тяжелые детали, разработанные человеком: «Мы обнаружили, что это действительно снижает риск. После анализа напряжений мы выяснили, что детали, созданные алгоритмом, не имеют таких концентраций напряжений, как при проектировании человеком. Коэффициенты напряжения почти в 10 раз ниже, чем у деталей, созданных человеком-экспертом».

Использование в космических аппаратах NASA деталей, полученных с помощью генеративного проектирования, носит единичный характер. Но можно не сомневаться, что за такими процессами будущее. Тем более что всё идёт к печати деталей в космосе.

Учёные из Шеффилдского университета разработали технологию, которая позволяет печатать радиоантенны на 3D-принтере. Их можно использовать для обеспечения стабильного сигнала мобильной связи и скоростного интернет-доступа в отдалённых населённых пунктах.

Источник изображений: Sheffield.ac.uk

Антенны миллиметрового диапазона (mmWave), которые были разработаны, изготовлены на 3D-принтере и испытаны исследователями из факультета электроники и электротехники Шеффилдского университета, обладают радиочастотными характеристиками, которые соответствуют таковым у антенн, изготавливающихся с использованием традиционных методов производства. Технология 3D-печати радиоантенн может ускорить разработку инфраструктуры сетей 5G и 6G, а также предоставить людям, живущим в удалённых районах Великобритании, а также в других уголках мира, доступ к передовым и скоростным технологиям беспроводной связи, считают специалисты.

Применяемые сегодня различными телекоммуникационными сетями радиоантенны дорого и долго производить. Это замедляет процесс разработки и внедрения инновационных решений и затрудняет задачи по созданию новой инфраструктуры. Антенны, разработанные специалистами Шеффилдского университета, предлагают гораздо более дешёвый способ производства с использованием технологии 3D-печати и при этом без ущерба производительности конечного продукта. Их можно изготовить всего за несколько часов, при этом затраты на их производство составят всего несколько британских фунтов, а уровень их производительности будет аналогичен радиоантеннам, которые изготавливаются традиционными способами.

Разработчики поясняют, что при изготовлении антенн с помощью технологии 3D-печати применяются наночастицы серебра, обладающие нужными свойствами для передачи радиосигнала. Антенны прошли успешные испытания в сетях 5G и 6G в частотном диапазоне до 48 ГГц. Их коэффициент усиления и характеристика во временной области, влияющие на направление и силу сигнала, который они могут принимать и передавать, почти неотличимы от тех, которые производятся традиционным способом.

Радиочастотные испытания антенны проводились с использованием ведущей в отрасли Национальной лаборатории измерений миллиметрового диапазона UKRI Шеффилдского университета.

Подмосковная компания «МОРТЕХ», резидент особой экономической зоны «Дубна», планирует уже 2023 году запустить в работу новый промышленный 3D-принтер. Он займёт 60 м² пространства в новом цеху компании. Производительность будет достигать 25 кг/ч, погрешность при изготовлении крупномасштабных изделий размером до пяти метров составит не более 1 мм, что весьма впечатляет.

Источник изображений: Дубна | Вести

«Сейчас компания реализует проект запуска первого в Московской области серийного производства высокоскоростных судов на подводных крыльях с общим объёмом инвестиций порядка 550 млн рублей. Первый цех завода начнёт работу уже в III квартале этого года, а все предприятие будет сдано в эксплуатацию в конце 2024 года, — отметила Заместитель председателя правительства, министр инвестиций, промышленности и науки Московской области Екатерина Зиновьева. — Около 30 млн рублей компания вложит в разработку и создание собственного промышленного 3D-принтера, что позволит ей добиться 100-процентной локализации конечной продукции как в части сырья и комплектующих, так и с точки зрения оснащения производства».

Основная область применения нового 3D-принтера — изготовление оснастки для судов методом послойной печати AБC-пластиком с последующей доработкой фрезерной головкой с точностью до 0,1 мм. В планах компании «МОРТЕХ» значится выпуск до 48 корпусов судов длиной от 8,5 до 10 метров ежегодно. Их конструкция будет легче и прочнее благодаря современным композитным материалам. Для обслуживания инновационного оборудования понадобится всего два сотрудника.

«Корпуса будут использоваться как для собственного производства плавательных средств, так и для сторонних потребителей. Основной особенностью продукции ООО "МОРТЕХ" является катамаранная конструкция и наличие подводного крыла, что позволяет значительно снизить нагрузку на двигатель за счёт минимально смоченной поверхности, что приводит к высокой топливной эффективности. Максимальная скорость при минимальном потреблении топлива», — рассказал генеральный директор ООО «МОРТЕХ» Владимир Ларькин.