制造业在新太空竞赛中的角色

发布于2023年1月16日由Protolabs

即使你不是一个火箭科学家,也能看到航天工业正在蓬勃发展。2021年,该市场估值为3885亿美元,分析师预测到2040年,该市场价值将达到1万亿美元。预计这一急剧增长的主要原因是,由于进入市场的私营企业之间的竞争,新技术和子行业出现了。埃隆·马斯克、理查德·布兰森和杰夫·贝佐斯等知名人士都将目光投向了太空产业,他们各自的公司SpaceX、维珍银河和蓝色起源已经将人类送入轨道和亚轨道飞行。私营企业,尤其是那些在新市场中竞争第一的企业,能够获得资金是开发新技术的关键驱动力,这些新技术降低了成本,使太空比以往任何时候都更容易获得。根据一项关于最近太空发射成本大幅降低的研究,商业发射系统已经“大幅降低”了太空发射成本。SpaceX的猎鹰9号在近地轨道(LEO)发射的成本为6200万美元,而美国宇航局发射航天飞机的成本为15亿美元——惊人的下降了20倍。

随着太空变得更容易进入,世界各国都在关注军事、气候变化和通信方面的新服务机会。华体会app官网随着运输、物流、航空、电信和能源行业的新应用正在发展,举几个例子,让我们重点介绍一下航天工业中出现的一些关键制造趋势。

设计产品蓝图的工程师

迭代的设计

快速失败是发展的未来,航天工业也不例外。在过去的岁月里,像美国宇航局这样的公司会采取传统的方法来开发他们的太空项目,在构建他们认为完美的产品之前,花数年时间研究假设的理论和每种情况的可能性。作为一个新领域的开拓者,他们别无选择,只能这样做,因为他们没有之前的数据可以泄露,但这个过程非常缓慢。如今,私人公司可以通过迭代设计方法加快这一过程。他们没有花时间和精力研究所有可能的情况,而是选择快速地把产品组合在一起,让它飞起来,并从中学习。许多媒体的头条都聚焦在SpaceX失败的发射尝试上,但没有意识到发射按预期进行;它失败了。无人驾驶产品的发射通常是为了收集有价值的数据,以供进一步的开发阶段使用,这一战略并非太空独有,而是苹果(Apple)、谷歌和特斯拉(Tesla)等其他巨头所采用的巨大成功。在一个一切似乎都在快速发展的世界里,快速失败并从中吸取教训,比花费数年时间努力不犯错误更省时。虽然这种blasé的消费方式乍一看可能不符合人类节俭的天性,但它的好处可能太大了,公司无法忽视。 To succeed with this iterative design approach, companies must ensure that their supply chains are reliable and fast to keep pace with the fail-fast and learn-fast strategy.

工程师正在分析卫星的虚拟现实

人工智能

人工智能(AI)已经是我们世界的重要组成部分。它正在改变医疗保健行业开发疾病治疗方法的方式,通过股票市场交易和投资在金融领域发挥着重要作用,并利用数据优化我们的供应链和生产流程。制造业并没有逆势而行,人工智能影响着我们的世界和外部空间的产品制造方式。生成式设计是一种制造过程,使用人工智能软件程序来优化零件的设计和生产。这是人类与人工智能共生关系的完美例子,制造商为模型输入要求,如制造流程、负载和约束,然后软件提供符合规格的设计。人工智能系统计算数据的速度是人类无法企及的。它打开了永远不可能实现的设计可能性,允许制造商获得创新的设计策略,以适应现有的尖端生产工艺。生成式设计对于那些从事航天工业的人来说是一个显著的优势,因为它有助于比以往更快地生产创新部件,支持许多公司选择采用的快速失败快速学习战略。

同样,人工智能程序不局限于人类思维的传统方法,这对产品差异化非常有利。生成式设计允许制造商打破模式,通过创造创新的部件来领先于竞争,这些部件可以更便宜,由不同的材料制成,以获得更好的性能,并通过以前从未考虑过的制造方法来生产。这种技术的随机性通常会让竞争对手难以复制,这对那些参与现代太空竞赛的人来说是一种胜利!

铬镍铁合金航天部件

3 d打印技术

加法制造在过去的十年中已经声名鹊起,是航天工业最大的机遇之一。3D打印受欢迎的原因有很多,包括它的速度和成本效益,但它的设计自由让航天业坐立不安。用于太空的产品通常很复杂,包含传统上组装成整体部件的各种组件。除了制造最终部件所花费的时间外,大量的接触点增加了组装过程中出错的机会,当受到起飞力和太空恶劣条件的影响时,可能会导致性能问题。3D打印解决了这个问题,它将整个组件创建为一个整体,而不是稍后编译的子组件——即使是像推进系统这样复杂的组件。这使制造商放心,他们的产品没有人为错误,但也使他们能够提高他们的效率。通过3D打印整个部件而不是单个部件,制造商可以整合其供应链,将中断的可能性降至最低,并简化管理流程。它还允许他们为一个项目完全定价,转向按项目成本计算模型,而不是按零件成本计算。制造商无需生产10个不同的部件,存储它们,最后组装它们,而是可以创建一个完整的部件,从而在整个工艺链中节省成本。由于某些产品,如卫星,预计其使用寿命仅为3至7年,简化流程的需求将日益突出。


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