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洛克希德·马丁公司再次将MakerBot 3D打印机应用于大型太空项目

洛克希德·马丁公司再次将MakerBot 3D打印机应用于大型太空项目

2021-09-30 14:43

洛克希德·马丁空间公司使用METHOD X 3D打印机为月球车生产零部件,帮助工程师加速设计、开发和测试流程。

洛克希德·马丁是一家全球知名的航天航空及国防公司,聚焦下一代和未来科技,以连接、保护和探索太空为使命。

通过与通用汽车的合作,洛克希德.马丁正在为NASA的“阿尔忒弥斯”(Artemis)计划开发一款新型的全自动驾驶月球车。这是一个致敬第一代阿波罗探测器的项目,通用汽车也曾参与了当年阿波罗探测器的开发工作。

洛克希德·马丁公司位于加州帕洛阿尔托的顶尖研发机构——先进技术中心(ATC)对月球车自治系统的部分元素进行早期设计和开发。ATC拥有各项顶尖技术,其中包括一个配备多台3D打印机的实验室。

他们使用MakerBot 3D打印机已有5年,MakerBot为该公司的工程师团队在多项项目中都提供了十分便捷的3D打印服务。

洛克希德·马丁公司先进技术中心研究工程师兼实验室经理Alyssa Ruiz表示:

ATC的3D打印实验室为工程师团队提供了很多帮助,让我们得以创建一系列的应用,如测试床、传感器支架和原型,并进一步强化了我们目前正在使用的技术。

原型制造一直以来都是设计中的重要环节,它让工程师在正式投产前可以先在真实环境中进行测试。在航天航空领域,经常会使用昂贵的材料制造小批量产品,如果在生产后期再发现问题则意味着更高昂的成本和超时的工期。

3D打印机只需很少、甚至无需手工劳动力,就能按需制造零部件——直接通过CAD文件,便可以获得理想的原型制作工具。3D打印的原型可以以很低的成本快速、轻松地进行迭代,如果通过外包服务则需要花费10倍成本和时间。

在生产现场拥有3D打印机给我们带来了巨大的好处,实验室的打印设备有助于提高原型制作的效率,确保时间和预算要求可以得到满足。如果没有这些3D打印机,我们就不得不把零部件送出去加工,这不仅会延长交货时间,还会增加成本。

——Ruiz

客户希望加快迭代和技术更新的速度,洛克希德·马丁公司必须迅速作出调整来满足日益增长的需求。数字化转型能够使公司加速革新,而3D打印是实现这一目标的策略之一。

增材制造在航天航空领域的应用

MakerBot METHOD X 3D打印机是ATC实验室最新引进的3D打印平台。有了它,团队可以使用尼龙碳纤维和ABS等材料进行3D打印,确保零部件达到精确测试所需的性能。得益于METHOD X的加热室,打印出的零部件尺寸精准,也不会发生使用普通桌面3D打印机而产生的翘曲现象。

洛克希德·马丁空间公司高级机械工程师Aaron Christian介绍说:

在ATC,我们有多台MakerBot打印机,这加快了周转速度。比如我设计出一个零部件,然后开始打印,几小时后就可以拿到手。在测试中,可以及时找出薄弱环节并进行调整,然后连夜打印,第二天一早我就可以进行下一次迭代。3D打印将一个零部件的生产时间从几周缩短到几个小时。

洛克希德·马丁公司的工程师们正在测试多个月球车上的应用。Christian和他的同事使用METHOD X打印了一些部件,用于月球车的原型设计和概念验证,包括嵌入式系统外壳、传感器支架和其他定制零部件。

打开MakerBot的METHED X的包装,就能立即开始工作,打印出的零部件精度毫厘不差,对于不同的项目,还可以打印出互相匹配的多个零部件。

——Christian

这些零部件大多使用MakerBot ABS材料打印,可承受沙漠中的高温、紫外线照射、潮湿和其他恶劣环境条件。

结合Stratasys的SR-30可溶性支撑材料,打印出的零部件表面更加平滑。

使用可溶性支撑材料进行打印,还可以实现许多传统加工方法无法制作的结构形状。3D打印技术鼓励了工程师们大胆突破极限和边界。

我们正处于开发的早期阶段,我们在 ATC 的月球车是我们内部设计和开发的测试平台。这个费用合理的模块化测试平台让我们能利用3D打印对应用设计进行快速修改,无论是军事、搜索救援、核应用还是极端环境中的需求。

——Christian

3D打印让整个团队可以经济地,重复地、模块化地测试零部件。本次为月球车打印的其中一个零部件是激光雷达(LIDAR)支架,激光雷达是一种用于确定周围物体的距离的传感器,广泛应用于自动驾驶车辆,洛克希德·马丁公司在其他项目中也有使用。该支架是设计在月球车之上,它是一个完全模块化的机器人系统,由ABS材料打印而成,能够比传统PLA材料更好地应对极端气候。通过这个支架,工程师可以将激光雷达更换成其他不同的传感器,比如立体摄影机、定向天线、RGB照相机或是测距仪。这种支架的形状复杂,因此很难用传统加工工艺实现。

另一个为月球车设计的零部件是嵌入式电子外壳,它用于保护电子元件免受外物影响。虽然它由PLA材料打印而成,但六边形的形状让它具备牢固的强度。除了保护设备,它还可以为冷却系统提供所需的开放式气流。

除了打印原型,洛克希德·马丁公司还通过3D打印生产应用于不同太空环境的零部件。

对于太空中的应用设备,采用3D打印零部件进行测试和试飞的一大优势在于设计得以简化。你可以创造出更加复杂的形状,同时减少紧固件和零部件的数量,这会节省大量成本,因为它有效减少了相应测试或组装的工作量。这也让将来在太空实现现场组装零部件成为可能,你可以在地球上完成设计、打印和测试,未来你也可以在太空中3D打印同样的零部件,因为你知道这些材料和零部件在那里也同样可用。

——Christian

在太空中进行生产和制造非常昂贵,但对于未来的应用设备而言却极具吸引力。如今,散装物料可以被送入太空,用于3D打印各种零部件和结构,而不用把部件单独运送去太空。若把这一能力与部件的数字库存相结合,在太空中进行3D打印,可以降低存储并减少多次飞行旅程,从而降低成本。

数字库存的概念有助于推动我们的数字化转型——只要有可以传输的数字设计文件,你就可以在现场进行打印和组装。

——Christian

加速数字化转型和空间探索

洛克希德·马丁公司助理研究员Bennie G. Lewis博士解释说,“使用具有自动驾驶功能的月球车是探索月球的最佳方式,未来还将应用于火星和其他太空探索项目中。

随着太空探索的持续推进,洛克希德·马丁公司在处理客户需求及推进项目运行方面,也同样通过数字化转型实现了卓越进步。

3D打印和物联网技术让我们可以保持高效的生产力,并且更好地与供应商和客户合作,帮助我们取得了以往无法实现的成绩。在疫情期间尤为明显,因为当时我们大部分人不得不远程和团队成员沟通协作。无论是概念设计、原型模拟测试,还是与客户和供应商的沟通,都需要以数字方式完成。这是我们从未经历过的情况,但我相信从中获得的经验会帮助我们和我们的客户、合作伙伴以及整个世界共同创造更好的未来。

——Lewis

源文摘自:makerbot

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