Автоматичне зварювання, 2026, №05

2026 №05 (07)

2026 №05 (09)

Журнал «Автоматичне зварювання», № 5, 2026, с. 64-71

Перспективи використання електронно-променевих технологій для відновлення металевих конструкцій у космосі (Огляд)

В.О. Закорко, Н.В. Піскун

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. Е-mail: nadamova54@gmail.com

У статті систематизовано сучасні уявлення про застосування електронно-променевих технологій для ремонтного відновлення та пошарового формування металевих конструкцій у космічному середовищі. Проаналізовано особливості використання електронно-променевого нагріву та пошарового формування матеріалів у відкритому космосі. Наведено основні переваги електронно-променевих технологій для ремонту конструкцій космічного призначення, зокрема: високу концентрацію енергії, локальність теплового впливу та можливість роботи у вакуумному середовищі. Показано, що електронно-променеві процеси пошарового формування з подаванням присадного дроту, які належать до класу прямого енергетичного осадження (Directed Energy Deposition, DED), є одним із найперспективніших напрямів космічного виробництва завдяки високій концентрації енергії, локальності тепловкладення, природній сумісності з вакуумом і придатності до роботизованого керування. Проаналізовано вплив глибокого вакууму, мікрогравітації, термоциклювання, радіаційного середовища та вібрацій на тепломасоперенесення, формування рідкометалевої ванни, структуру матеріалу та дефектоутворення. Узагальнено вимоги до матеріалів, електронно-променевого обладнання, систем подавання дроту, енергозабезпечення, технічного зору та замкненого керування процесом. Окрему увагу приділено відмінності між історично підтвердженими експериментами зі зварювання в космосі, сучасними демонстраціями металевого 3D-друку на орбіті та перспективою створення повноцінних електронно-променевих ремонтних комплексів. Визначено ключові проблеми подальших досліджень: стабілізацію рідкої ванни в мікрогравітації, відтворюваність геометрії шару, зниження пористості та тріщиноутворення, мініатюризацію обладнання, радіаційну та електромагнітну сумісність, а також інтеграцію неруйнівного контролю в автономний технологічний цикл. Бібліогр. 22, табл. 1.
Ключові слова: електронно-променеві технології, електронно-променеве зварювання, пряме енергетичне осадження, пошарове формування, відновлення конструкцій, космічне виробництво, мікрогравітація, роботизований ремонт

Отримано 08.06.2026
Отримано у переглянутому вигляді 18.09.2026
Підписано до друку 30.09.2026
Оприлюднено 20.10.2026

Список літератури

1. Naden, N., Prater, T.J. (2020) A review of welding in space related technologies. NASA/TM-2020-220557. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20200002259/downloads/20200002259.pdf
2. NASA. In-Space Servicing, Assembly, and Manufacturing (ISAM). https://www.nasa.gov/isam/
3. Терновий Є.Г., Піскун Н.В., Закорко В.О. та ін. (2026) Технологічні аспекти відновлення космічних апаратів методом адитивного електронно-променевого наплавлення. Космічна наука і технологія, 32(2), 81–98. DOI: https://doi.org/10.15407/knit2026.02.081
4. Лобанов Л.М., Ланкін Ю.М., Терновий Є.Г. та ін. (2024) Елементи технології електронно-променевого зварювання алюмінієвих сплавів для монтажних і ремонтно-відновлюваних робіт на поверхні Місяця. Космічна наука і технологія, 30(2), 40–53. DOI: https://doi.org/10.15407/knit2024.02.040
5. Патон Б.Є., Лобанов Л.М., Асніс Ю.А. та ін. (2017) Обладнання та технології для електронно-променевого зварювання в космосі. Космічна наука і технологія, 23(4), 27–32. DOI: https://doi.org/10.15407/knit2017.04.027
6. ESA. First metal part 3D printed in space. https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2024/09/First_metal_part_3D_printed_in_space
7. ESA. A close-up look at the first metal part made in space. https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/A_close-up_look_br_at_the_first_metal_br_part_made_in_space
8. Allard, C. (2024) First metal part 3D printed in space. Nat. Rev. Mater., 9, 766. DOI: https://doi.org/10.1038/s41578024-00745-3
9. (2003) Space technologies, materials and structures. Ed. by B. Paton. London, CRC Press. DOI: https://doi. org/10.1201/9780367801045
10. Kartavykha, A.V., Asnis, E.A., Statkevich, I.I. et al. (2017) Room-temperature tensile properties of float-zone processed β-stabilized γ-TiAl(Nb,Cr,Zr) intermetallic. Mater. Letters, 188, 88–91. DOI: https://doi.org/10.1016/j. matlet.2016.10.103
11. Лобанов Л.М., Міленін О.С., Терновий Є.Г. та ін. (2023) Закономірності формування пористості при електронно-променевому зварюванні алюмінієвих сплавів в умовах зниженої сили тяжіння. Космічна наука і технологія, 29(3), 57–66. DOI: https://doi.org/10.15407/knit2023.03.057
12. Taminger, K.M., Hafley, R.A. (2006) Electron beam freeform fabrication (EBF3) for cost effective nearnet shape manufacturing. NASA/TM-2006-214284. https://www.researchgate.net/publication/277298888_NASATM-2006-214284_Electron_Beam_Freeform_Fabrication_EBF_3_for_Cost_Effective_Near-Net_Shape_Manufacturin
13. Taminger, K.M.B., Hafley, R.A. (2003) Electron beam freeform fabrication: A rapid metal deposition process. In: Proc. of the 3rd Annual Automotive Composites Conf. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20040042496/ downloads/20040042496.pdf
14. Hafley, R.A., Taminger, K.M.B., Bird, R.K. (2007) Electron beam freeform fabrication in the Space environment. In: 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 8–11 January, Reno, Nevada. DOI: https://doi.org/10.2514/6.2007-1154
15. Kovalchuk, D., Melnyk, V., Melnyk, I. (2022) A coaxial wire-feed additive manufacturing of metal components using a profile electron beam in space application. J. of Mater. Eng. and Perform., 31, 6069–6082. DOI: https://doi.org/10.1007/s11665-022-06994-z
16. Терновой Е.Г., Бондарев А.А., Лапчинский В.Ф., Лозовская А.В. (2000) Влияние гравитационных сил, растворенного водорода и исходной температуры на свойства и плотность соединений при электронно-лучевой сварке легких конструкционных сплавов. В: Космос: технологии, материаловедение, конструкции. Сб. науч. тр. Б.Е. Патон (ред.). Киев, ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины, 528.
17. Seifzer, W.J., Taminger, K.M. (2007) Control of space-based electron beam free form fabrication. In: 18th Annual Solid Freeform Fabrication Symposium. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20070030308/downloads/20070030308.pdf
18. Бондарев А.А., Лапчинский В.Ф., Лозовская А.В., Терновой Е.Г. (2000) Исследование структуры и распределения элементов в сварных соединениях, выполненных электронным лучом на сплавах 1201 и АМг6 в условиях невесомости. В: Космос: технологии, материаловедение, конструкции: Сб. науч. тр. Б.Е. Патона (ред.). Киев, ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины, 247–252.
19. Mitzner, S., Liu, S., Domack, M.S., Hafley, R.A. (2012) Grain refinement of freeform fabricated Ti-6Al-4V alloy using beam/arc modulation. In: 23rd Annual Intern. Solid Freeform Fabrication Symposium. DOI: https://doi.org/10.26153/TSW/15372
20. Hales, S.J., Domack, C.S., Taminger, K.M. (2020) Electron beam freeform fabrication of dissimilar materials: Cracking in Inconel 625 on GRCop-84. NASA/TP-2020-5005040. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20205005040/downloads/NASA-TP-2020-5005040.pdf
21. Taminger, K.M., Watson, J.K., Hafley, R.A., Petersen, D.D. (2007) Solid Freeform Fabrication Apparatus and Methods. U.S. Patent 7,168,935.
22. NASA. Welding in Space. Technology Spec. Sheet. https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2024/09/7-in-space-welding-spec-sheet-508.pdf

Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution Non-Commercial 4.0 International (CC-BY-NC).