FDM 技术

FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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太空3D打印:实际任务中的FDM材料(一)

太空3D打印:实际任务中的FDM材料(一)

2020-07-27 15:09
Mini-EUSO(极端宇宙空间天文台)望远镜的紫外线传感器部分现在正在俄罗斯Zvezda舱的国际空间站飞行。 在水平焦平面上方安装光电倍增管检测器的支架,是由Stratasys F450系统通过空间限定的Ultem 9085灯丝进行3D打印的。 (图片由意大利国家核物理研究所(INFN)提供)
Mini-EUSO(极端宇宙空间天文台)望远镜的紫外线传感器部分,现在正在俄罗斯Zvezda舱的国际空间站飞行。 在水平焦平面上方安装光电倍增管检测器的支架,是由Stratasys F450系统通过空间限定的Ultem 9085灯丝进行3D打印的。
(图片由意大利国家核物理研究所(INFN)提供)

从最近与国际空间站(ISS)连接的,成功的载人航天X发射到第一阶段无人驾驶诺斯罗普·格鲁曼公司 / 洛克希德·马丁· 阿耳提米斯· 欧米加航天飞机的发射计划,参与太空项目的时间真是太酷了在2021年春季首次亮相。在这些引人注目的项目之间,发射了数百枚小型卫星,无论是227公斤的Starlink还是1公斤的CubeSat。(根据美国太空部队的太空监视网络,目前有3000多颗活动中的卫星在轨。)

贯穿这些技术成就的一个共同点是使用3D打印的聚合物零件,不仅用作制造工具和固定装置,还用作经过飞行认证的最终用途组件。已经使用的应用程序包括:

–总线结构,航空电子和电气系统的外壳,外壳和盖

–线束的安装/布线支架和线夹

–隔离不同机载实验的屏障结构

这些应用的数量和种类可能会让您感到惊讶,特别是用Stratasys 熔融沉积建模(FDM)印刷零件所演示的零件,该零件由两种当前选择的材料之一制成:Ultem 9085和Antero ESD(Antero 840CN03)。(有关此主题的Stratasys网络研讨会的收视时间为7月23日(星期四)上午10点CDT,“增材制造应用和空间材料”。)

结实,轻巧,可用于太空的材料

如果一个行业需要轻质零件,那就是航天工业。装载到火箭上的每一公斤都需要用物理学确定的昂贵燃料来产生推力,以将其推向地球重力。此外,大多数组件都是一种或很小的体积。难怪工程师们已经工作了数十年,用有效的,重量轻的聚合物代替致密金属。

这些聚合物必须满足严格的机械性能要求:

  • 高强度重量比
  • 耐热高达320F / 167C
  • 对各种醇,溶剂和油具有化学耐受性
  • 不易燃的
  • 不放气

除此之外,还需要以与增材制造兼容的形式进行工作,并且材料选择的数量会减少。但是,有两根丝达到了等级。

Ultem 9085是由SABIC开发并以原始形式销售的聚醚酰亚胺(PEI)热塑性塑料。Stratasys使用严格的质量控制将其转换为可在其最大的工业打印机上运行的长丝,并提供包括详细的生产测试数据和可追溯的批号的认证等级。

自2011年以来,Stratasys Ultem 9085零件已通过认证并已在飞机上飞行,并且自2013年起已成为航天器的关键组件,例如通常用于补充国际空间站的诺斯罗普·格鲁曼·安塔雷斯飞机。麻省理工学院 / NASA艾姆斯研究中心的同步位置保持,接合,定向实验卫星(SPHERES) 是使用Ultem 9085零件的一个不寻常的项目自2006年以来,这些彩色纳米卫星的各种迭代形式(看起来像排球大小的骰子)已在国际空间站内漂浮,其最初目标是测试远程控制集合点并停靠两个或多个失重所需的算法和传感器。卫星型结构。

从那时起,已经建造了许多不同的版本并交付给国际空间站的宇航员。高中和大学生都大量参与设计实验,以测试微重力下的材料的物理和机械性能,例如无线电力传输。2014年,“ Slosh”项目使用Ultem 9085零件来帮助连接单元,以研究流体的行为,例如容器之间的燃料晃荡。

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