3D打印助力太空(kōng)探索:航天器製造業(yè)的未來
點擊量:852 發布(bù)時間:2017-03-23 作者:快猫视频APP下载安装(上(shàng)海)增材(cái)製造技術有限公司
快猫视频APP下载安装(上海)增材製造技術有限公司覺得3d打(dǎ)印在航空航天上會有巨大的發展前景(jǐng),航天零部件需要的定製化和輕量化的特性,3d打印技術會最大限度的實(shí)現航空航天所用零部件(jiàn)的在這兩個方麵的要(yào)求。
當一個公司(sī)著手於大膽的進行革命性的太空探索,那就很(hěn)可能需要摒棄許多傳統方式,通過(guò)設計和製(zhì)造來重新定義太空(kōng)探(tàn)索。行星(xīng)資源公司不僅走在太空探索的最前沿,在製造航天器方麵也處於頂尖水平。他們使(shǐ)用3D打印技(jì)術來優(yōu)化複(fù)雜的部件及其裝配-部件從需要裝配到成為一整個鑄件,這樣一來可生成更(gèng)輕質、設計迭代更快速和成本更低的部件。
行星資源公司宣稱的使命是無畏的:“建立(lì)資(zī)源利用的新方式,將太陽係也納入(rù)人類(lèi)經濟影響的範圍內。”


Arkyd 200效果(guǒ)圖
行(háng)星資源公司用於低成本機器人太空探索的飛行器稱為Arkyd係列航天器(宇宙飛船),主(zhǔ)要是(shì)為(wéi)了識別可開采水和貴金屬資源的近地小行星。第一個演示飛行器A3R於(yú)2015年推出,並成功進(jìn)入太空軌道。第(dì)二個(gè)演示飛行器 A6,預計將於(yú)2016年春季前後發布。兩個演(yǎn)示飛行器,大(dà)約麥(mài)片盒尺寸(cùn),主要被用於驗證核心技術,包括航空電子(zǐ)設備(bèi)、控製(zhì)係統、軟件和探(tàn)測小(xiǎo)行星資源的傳感器。他們正(zhèng)在為行(háng)星資源公司的第一個全尺寸(cùn)生產級飛行器Arkyd 100、200和300係列做準(zhǔn)備。Arkyd 100、200和300比演示飛行器大2倍,重約11~15公斤(24-33磅)。他們足夠小到可跟隨(suí)更大的有效載荷裝備到達太空,然後在條件允許的(de)狀況下從太空站被發送至太空軌道。
不浪(làng)費空間
行星資源公司希望Arkyd航天器最終(zhōng)能夠進行(háng)批量生產,航天器(qì)的結構中也不允許(xǔ)存在某些比較有重量或(huò)占據太多(duō)空(kōng)間的部件。此時,3D打印技術引起了他們的注意。Arkyd 300燃料箱的QuickCast原型,由3D Systems的SLA設(shè)備打印。QuickCast工藝(yì)幫助行星資(zī)源公司(sī)將多個部件整合成整體,從而(ér)提高設計效率(lǜ)和降低成本
行星資(zī)源的公司總裁兼首席執行官克(kè)裏(lǐ)斯•萊維茨基表示(shì),“3D打印幫助我們將單獨(dú)的有機(jī)部分整合(hé)成了一個整體。我們的(de)目標是讓航(háng)天器如同(tóng)手(shǒu)機那樣,沒有被浪費的空間” 。航天器的關鍵區域是油箱,在過去,油箱往往要占據航天器(qì)上一個很大(dà)空間,看上(shàng)去(qù)就像一個累贅物附著在上麵。與此相反,行星資源公司為Arkyd 200和300做的設計使用了3D Systems的專利QuickCast™原型,為航天器製作了集成性的結構框(kuàng)架。其(qí)他部件比如(rú)歧管、集氣室和路徑結構也直接整合到了用以(yǐ)支撐航(háng)天器的結構元(yuán)件中。
使一個經過(guò)時(shí)間證明的技術更(gèng)現代化QuickCast將可追(zhuī)溯到數千年前的傳統鑄造技術進行現代化革新,這是處理(lǐ)複雜(zá)設計度的完(wán)美解決方案。
首先通過SLA設備建立3D原型。打印完成後(hòu),未固化(huà)的液體可以(yǐ)從被(bèi)抽殼的原型中排出。這個原型將被使用陶瓷進行掛(guà)漿製殼。一(yī)旦型殼(ké)堅硬了,經過高溫煆燒後型殼中的樹脂原型將氣化。將液態金屬澆注入空腔中,冷卻後(hòu)打破型殼就能得到成品零件。
QuickCast工藝主要的優勢包(bāo)括(kuò):
1. 能夠設計具(jù)有更強大功能性的複雜樣件
2. 能在一天內將CAD數據轉化為pattern,節省了大量時間
3.無需耗費時(shí)間(jiān)製作模具可快速迭代設計
4.通過整合部件減少部件數(shù)量
5.適用任何合金,包括常規飛行認證金屬
克裏斯•賴維斯基說(shuō)到,”QuickCast能做到傳統製造無法做出的工(gōng)藝,對於能夠直接金屬打印我們非常興奮。通過3D Systems的(de)設備比如ProX™ DMP 320,我(wǒ)們可以製造具有更精致細節和(hé)精度的鈦零件(jiàn),我們期待著將這些利用到我(wǒ)們即將到來的(de)航(háng)天器上。”
行星資源公司Arkyd航天器的3D打印件。左邊是由(yóu)通過3D Systems SLA打印機和QuickCast技術製作的鈦金屬部件,右邊是直接由ProJet 7000 SLA設備打印的塑料件

以低成本得到速度和複雜的部件
使(shǐ)用3D打印來鑄造金屬可以在設計上不受拘束,從而達到更高(gāo)層次(cì)的設計精巧度,製作出移除了緊固件(jiàn)、螺絲釘和其他(tā)輔助件的有(yǒu)機形狀,而這些被移除的部分卻是傳統製造(zào)不得不需(xū)要使用的。
萊維茨基提到(dào),“推(tuī)進油箱通常需要占據(jù)航天器很大一部分體積,而(ér)3D打印可以讓我們探索更有效的有機設計,可以使用鈦材料來(lái)優化裝有推進劑裝置的結構。從結果來看,我們得到(dào)了一個更輕質、更低成本、更安全且更容易批量複製的航天器。”3D打(dǎ)印製(zhì)作出了真實尺寸的模型,在某種程度上來說,行星資源公司利用3D打印充分展現了Arkyd 200和300的設計。這個精致(zhì)的模型看(kàn)上去非常簡潔。通過3D打印打印機的(de)鑄造原型製作的環形的鈦金屬油箱,主要用作整個航天器的外部框架。固定裝置、布線設計(jì)和其他元素都做了嵌入式設計,以減少部件(jiàn)數量並增加強度和穩(wěn)定性。環形物中心的孔裝有熱激光傳感器和通信組件。
使用3D打印的pattern的首個燃(rán)料箱將會用於Arkyd 100,計劃於2016年底至2016年初啟動。Arkyd 100旨在進行(háng)地球觀測和定位小行星。Arkyd 200也會追隨它的(de)軌跡,Arkyd主要是為了(le)收集小行星物理特性的科研數據。Arkyd 300具有更大的推進(jìn)係統,可進行深空探測。


航天(tiān)器製造業的未來
3D打印機在Arkyd的(de)整個產品開發中起到了核(hé)心作用,從原型設計到為實際的航(háng)天器製造生產級部件。3D打印機被(bèi)用於(yú)整合Arkyd 100航天器的(de)部件並加快其(qí)迭代設(shè)計

行星資源公司使用(yòng)SLA打印QuickCast原型和生產級部(bù)件,比如燃料(liào)箱(xiāng)。ProJet 7000 SLA打印(yìn)機用於塑(sù)料原(yuán)型的打印,ProX DMP用於直接金屬打印。萊(lái)維茨基認為,“3D打印讓我們可以進行設計概(gài)念實驗並且更快地製造具有更強功能性的生產級部件,而不必擔心傳統製造無法做到的工藝。”
從減(jiǎn)材製造轉化到(dào)增材製造。3D打印時代已經到來,我們相信這是航空製造(zào)業的未來(lái),請(qǐng)關注(zhù)快猫视频APP下载安装(上海)增材製造技術有限公司官網。
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