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美国:增材制造将全面应用于航空技术

2016-02-04 08:45
小鱼时代
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  近十年来,格陵兰和南极冰盖消融增速,两极地区显著变化。为此美国宇航局(NASA)于2003年发射了冰、云和陆地高程卫星(ICESat),以监测冰原地形和海冰层的厚度。该卫星服役至2009年,在监测极地冰雪变化方面发挥了至关重要的作用。

  根据计划,NASA还将于2018年发射第二颗ICESat卫星,即ICESat-2。据了解,届时这颗卫星上将安装用聚醚酮酮(PEKK)材料3D打印而成的部件。在此之前,PEKK从没有在3D打印中使用过,更别说在太空中飞行了。

  “这是我们首次使用这种材料。”Craig Auletti说。他是ICESat 2上安装的唯一仪器——先进地形激光高度计系统(ATLAS)——的首席制造工程师。该仪器目前正在NASA在马里兰州的Goddard太空飞行中心制造。这个使用PEKK材料3D打印的部件实际上是一个用来支持ATLAS上光纤电缆的支架。

  3D打印的部件——固定ATLAS仪器光纤电缆的黑色支架

  那么ICESat 2制造团队为什么会选择PEKK材料呢?首先,它的强度很高,但更重要的是它具有静电耗散的特性——也就是说,由于它的使用,工程师们不用专门设计制造静电保护部件来保护那些对静电敏感的设备。

  另外,它的释气性也比较低。所谓的释气性,指的是塑料或者其它材料散发出气体甚至产生气味的化学过程。比如在新车中经常闻到的那种特殊的气味等。但是在真空中或在加热条件下,这些释出的气体会凝结到设备上,从而影响到光学器件和散热器工作,并进一步影响到仪器的性能。

  此图像显示的是在Goddard一间清洁室里的ATLAS仪器,该仪器也是在这里组装

  虽然3D打印或增材制造已经被用于制造各种产品,但是到目前为止,它在太空中的应用还相对较少。事实上,该3D打印的PEKK支架被认为是用在太空飞行设备中的第二个3D打印部件,Oren Sheinman说。他是NASA Goddard太空飞行中心的ATLAS机械系统工程师。

  在此之前,美国宇航局Ames研究中心的SPHERES项目也曾经在国际空间站上用Ultem 9085材料3D打印过零部件。

  增材制造或者3D打印的吸引力在于它是传统制造业的一个快捷、低成本的替代者。“我们制造的这个零部件传统上需要六到八周,而我们使用3D打印技术只用了两天时间。”Sheinman说,并补充称,与传统加工的零件相比它的成本降低了四倍。

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