工程師設計在零重力條件下構造太陽能電池板或天線的軌道3D打印機
魔猴君 行業(yè)資訊 1374天前
慕尼黑應用科技大學的工程專業(yè)學生開發(fā)了一種新穎的3D打印機,該打印機能夠制造低地球軌道(LEO)中的衛(wèi)星。該團隊基于擠壓技術的系統(tǒng)是“ AMIS-FYT”項目的一部分,旨在在零重力條件下構造太陽能電池板或天線。新機器潛在地減少了將重型機械發(fā)射到太空的需求,在節(jié)省資源的同時允許攜帶更多的燃料,從而延長了未來的任務。
AIMIS-FYT團隊新聞官TorbenSch?fer解釋說:“對于衛(wèi)星來說,燃料通常是限制因素,目前通常持續(xù)15年左右。我們的3D打印過程可以使用UV固化粘合劑或灌封膠直接在空間中打印三維結構。”
軌道3D打印的好處
通常,航天器是在地球上進行開發(fā),測試和組裝的,然后通過運載火箭發(fā)射到太空并到達其任務地點。即使是人造衛(wèi)星零件,例如3D打印波導或具有清晰太空應用的增材制造的熱交換器,也可以在這里建造,然后由商業(yè)運輸公司將它們送入軌道。
雖然在Terra Firma上構建設備可能比在LEO上方便,但它需要完善每個組件,以便它們能夠抵抗初始啟動的壓力。但是,這些體積較大的零件在其發(fā)射航天飛機上占據(jù)了寶貴的空間,從而減少了可攜帶的燃料量并增加了任務成本。
為了解決這個問題,慕尼黑大學的學生們開發(fā)了一種新穎的3D打印機,該打印機可以在軌道上生產(chǎn)航空航天部件,而無需完全運輸它們。零重力制造還具有其他潛在的好處,因為增材制造的零件不需要滿足發(fā)射耐久性的要求,這意味著可以對其進行定制以更好地滿足其任務的需求。
AIMIS團隊(如圖)旨在在未來的太空任務中部署其新的3D打印機。通過AIMIS- FYT拍攝。
以零重力條件下制造天線
與許多傳統(tǒng)的3D打印機一樣,該團隊的系統(tǒng)配備了光敏聚合物擠出機,但是該新系統(tǒng)沒有采用逐層方法創(chuàng)建零件,而是僅使用其打印頭的移動來構建零件。通過直接擠壓到太空中,該機器能夠生產(chǎn)復雜的物體,而無需支撐結構,甚至不需要固定的錨固點(例如壓板)。
為了展示其打印機的功能,工程師在零重力條件下3D打印了各種形狀不同的桿。在測試過程中,該團隊部署了專門的IDS高分辨率相機,盡管在模擬LEO的照明條件很困難的情況下,它們仍可以密切監(jiān)視噴嘴的進度?!坝捎趻佄锞€飛行只有20秒的零重力,因此我們只保存最重要的信息,”Sch?fer解釋說。 “借助IDS,我們能夠將攝像頭無縫集成到我們的監(jiān)控系統(tǒng)中。實時供稿使我們更容易設置和快速分析打印頭?!?/span>
經(jīng)過成功的測試,該團隊認為他們的系統(tǒng)既可以用作制造優(yōu)化的天線鏡的方法,也可以用作太陽能發(fā)電機的安裝結構。工程師尤其針對衛(wèi)星制造商和分銷商,他們通過LEO中的3D打印部件來降低發(fā)射和生產(chǎn)成本。
點評:展望未來,這些學生現(xiàn)在打算通過歐洲航天局(ESA)失重測試繼續(xù)優(yōu)化其機器,以期將其部署到太空中并展示其在未來任務中最終使用的潛力。
近年來,LEO中3D打印的潛在效率優(yōu)勢使NASA將該技術部署到各種不同的航天應用中。
美國國家航空航天局(NASA)的馬歇爾太空飛行中心(MSFC)已與KULR技術集團簽約,以3D打印備用電池組,以備將來執(zhí)行太空任務時使用。該公司正在使用其被動抗傳播(PPR)和內部短路(ISC)流程來構建滿足NASA最高熱安全標準的系統(tǒng)。
同樣,NASA在國際空間站(ISS)上安裝了美國航天公司Tethers Unlimited Inc(TUI)的Refabricator 3D打印機和回收系統(tǒng)。該機器旨在使宇航員在勘探任務中按需制造可持續(xù)的備件。
“太空制造”還與國際空間站上的NASA合作,并宣布了計劃在2020年9月將其陶瓷制造模塊(CMM)發(fā)射到軌道基地。SLA3D打印機將成為在LEO上運行的同類產(chǎn)品中的第一款,并將用于開發(fā)該技術的商業(yè)應用。
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