ส่องนวัตกรรมและเทคโนโลยีเด่นในอุตสาหกรรมอวกาศ

• วัสดุ "โลหะ" ต่างๆ มีบทบาทในการขับเคลื่อนอุตสาหกรรมอวกาศมาตั้งแต่ยุคแรกที่นิยมใช้อะลูมิเนียมสร้างจรวด

• "เหล็ก" เป็นวัสดุเด่นในการผลิตอากาศยานในปัจจุบันและจะยังคงความสำคัญต่อเนื่องไปอีกนาน ด้วยต้นทุนต่ำกว่าวัสดุประเภทอื่น และจากการที่มีคุณสมบัติที่แข็งแกรง ทนทาน ต่อสภาพแวดล้อม

• นวัตกรรมและเทคโนโลยีโลหการเพื่ออากาศยานล่าสุดที่น่าสนใจและอาจจะชี้วัดความสำเร็จในการแข่งขัน คือ โลหะผสมนาโนคาร์บอนอย่าง "โคเวติกส์" และ "อัลลอย จีอาร์เอ็กซ์-810"

การแสดงแสนยานุภาพในอุตสาหกรรมที่เต็มไปด้วยนวัตกรรมและเทคโนโลยีอย่างอุตสาหกรรมอวกาศเบื้องหลังสำคัญคือการพัฒนาวัสดุสมัยใหม่จากโลหะชนิดต่างๆ เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันแบบรอบด้าน

โลหะหลายชนิดถูกใช้เป็นวัสดุหลักของยานอวกาศสมัยใหม่ นับตั้งแต่ยุคแรกที่ "อะลูมิเนียม" ซึ่งเป็นโลหะที่ทนทานต่อการกัดกร่อน นิยมใช้ในการผลิตเครื่องบินได้ถูกนำไปสร้างจรวด เพื่อลดน้ำหนักของจรวดให้น้อยลง และช่วยในการประหยัดเชื้อเพลิง ต่อมาโลหะผสมอย่าง "ดูราลูมิน" (Duralumin เรียกอีกอย่างว่า Duraluminum) เป็นที่นิยมใช้มากกว่า เพราะนอกจากมีอะลูมิเนียมเป็นส่วนประกอบแล้ว ยังมีทองแดง และแมงกานีสในปริมาณที่พอเหมาะ ทำให้มีความแข็งแกร่งขึ้นและหนักขึ้น ขณะที่สแตนเลสที่มีโครเมียมและนิกเกิลที่เติมเข้าไปนั้น เป็นโลหะผสมพิเศษที่ทนทานต่ออุณหภูมิที่ลดลง สามารถจัดการกับอุณหภูมิที่ต่ำมากของตัวขับเคลื่อนได้ดี โดยได้รับการพัฒนาและทดสอบว่ามีความทนทานต่อปัจจัยภายนอกและไม่เกิดรอยแตกขนาดเล็ก ซึ่งอาจนำไปสู่การเสียและความล้มเหลวในการปล่อยอากาศยาน

แม้ว่าโลหะผสมยังคงเป็นอันดับหนึ่งในแง่ของปริมาณที่ใช้ในเทคโนโลยีอวกาศ แต่ "เหล็ก" ก็เป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้สำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศในปัจจุบันเช่นเดียวกับในอดีต เพราะเหล็กมีต้นทุนที่ถูกกว่า และมีปริมาณเยอะ ทำให้การเลือกใช้เหล็กเป็นวัสดุหลักในการผลิตจรวดหนึ่งลำสามารถลดค่าใช้จ่ายไปได้หลายสิบเท่า

ขณะที่นวัตกรรมอีกประการหนึ่งคือการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถสร้างชิ้นส่วนชิ้นเดียวที่มีรูปร่างซับซ้อนสำหรับยานอวกาศ แต่เป็นที่น่าสังเกตว่าวัสดุที่ใช้ รวมถึงโลหะผสมต่างๆ ที่ถือกำเนิดขึ้นด้วยเทคโนโลยีใหม่นี้ ทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการเชื่อม การดัดงอ และการทำงานรูปแบบอื่นๆ ที่มีความสลับซับซ้อนได้ ซึ่งอย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าเป็นไปไม่ได้เลยสำหรับโลหะเบาบางชนิด

ทั้งนี้ ท่ามกลางการแข่งขันที่รุนแรง เบื้องหลังสำคัญที่เป็นตัวชี้วัดว่าใครจะก้าวล้ำนำหน้าในอุตสาหกรรมอวกาศก็คือ นวัตกรรมและเทคโนโลยีโลหการ ล่าสุดสหรัฐอเมริกาพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อผลิตโลหะผสมนาโนคาร์บอนแบบพิมพ์ 3 มิติภายใต้การจำลองสภาพไร้แรงโน้มถ่วง เพื่อใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง ซึ่งเทคโนโลยีการพิมพ์โลหะโดยตรงแบบออนดีมานด์จะได้รับการพัฒนาให้ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบเฉพาะของการผลิตในสภาพแวดล้อม Low Earth Orbit (LEO) ที่มีแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ เพื่อผลิตวัสดุรุ่นใหม่ที่มีมูลค่าเพิ่ม ซึ่งถือเป็นสิ่งที่ท้าทายในการผลิตภาคพื้นดิน โดยวัสดุโลหะผสมนาโนคาร์บอนประเภทหนึ่งอย่าง "โคเวติกส์" (Covetics) มีศักยภาพในเชิงอุตสาหกรรมที่ยอดเยี่ยม ด้วยคุณสมบัติในการนำความร้อน / ไฟฟ้าที่สูงขึ้น และมีความแข็งแกร่งสูงกว่าที่มวลที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับโลหะดัดธรรมดา จึงมีศักยภาพที่จะตอบสนองความต้องการในงานใช้งานหลากประเภทบนสถานีอวกาศนานาชาติ รวมถึงใช้ในระบบยานอวกาศ โดยสามารถนำมาใช้เพื่อซ่อมแซมโครงสร้างเฉพาะจุด พิมพ์ในรูปแบบต่างๆ เช่น ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์หรือเซ็นเซอร์ หรือใช้เป็นวัสดุแลกเปลี่ยนความร้อน  โดยแนวทางสำหรับการผลิตวัสดุและส่วนประกอบต่างๆ ที่เกี่ยวข้องนี้ มีผลโดยตรงต่อการขนส่งและความ ปลอดภัย

ไม่เพียงเท่านี้ ยังค้นพบโลหะผสมชนิดใหม่ที่ชื่อว่า "อัลลอย จีอาร์เอ็กซ์-810" (Alloy GRX-810) ซึ่งทนทานกว่าวัสดุล้ำสมัยในปัจจุบันถึง 1,000 เท่า เพื่อใช้ในการสำรวจอวกาศและการบิน สามารถพลิกโฉมการเดินทางในอวกาศได้ โดยความก้าวหน้าครั้งนี้ถือเป็นการปฏิวัติวงการวัสดุครั้งใหญ่ เนื่องจากสามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรงกว่าวัสดุที่ใช้ภายในเครื่องยนต์จรวดในปัจจุบัน ต้านทานการแตกหักเป็น 2 เท่า มีความยืดหยุ่นในการยืด/งอก่อนการแตกหักได้ถึง 3 เท่าครึ่ง ทำให้ลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและการบำรุงรักษา

สำหรับความเคลื่อนไหวของอุตสาหกรรมโลหการในแง่มุมต่างๆ ยังมีเรื่องที่ต้องจับตาอย่างต่อเนื่อง หากคุณผู้อ่านต้องการติดตามข่าวคราวเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้ ตลอดจนความเคลื่อนไหวและประเด็นน่าสนใจอื่นๆ ในโลกอุตสาหกรรม ต้องไม่พลาด METALEX Blogs ในครั้งต่อไปครับ

หากคุณมีประเด็นหรือหัวข้อในวงการอุตสาหกรรมที่อยากให้ METALEX Blogs นำเสนอ อย่าเก็บไว้คนเดียว ร่วมแชร์กับเรา ทางไลน์ @metalexexpo หัวข้อใดได้รับการเลือกไปจัดทำ Blogs เรามีของที่ระลึกจาก METALEX มอบให้ถึงบ้าน