
資料圖:衛星支架結構複雜,既要有足夠強度還需要減重
3D打印技術在節約成本和提升設計自由度上的效應吸引著航天企業(ye) 加大對3D打印的投入,空客集團下屬的空客防務及航天公司開始通過采用該技術來優(you) 化衛星支架的製造,降低成本超過20%,並使衛星重量減輕近1千克。
當前的衛星都裝有金屬支架作為(wei) 衛星主體(ti) 與(yu) 碳纖維反射器和饋電天線陣之間的連接件。如今空客防務及航天公司、歐洲宇航防務集團西班牙分部的工程師們(men) 在馬德裏複合材料能效(competence)中心使用EOS公司的3D打印機製造這種支架。該支架必須牢牢地固定在衛星本體(ti) 上,並能經受太空中極端溫度波動產(chan) 生的熱應力,溫度變化範圍從(cong) -180°C至+150°C。鈦合金是此類應用的首選材料,因為(wei) 其具有優(you) 良的導熱性能和較高的強度-重量比。後者尤其重要,因為(wei) 太空發射的成本高達每公斤數千甚至數萬(wan) 美元,根據運營商的係統和衛星軌道不同甚至能夠達到六位數。通過常規金屬切削的辦法製造衛星支架無法滿足空客防務及航天公司的要求,因為(wei) 設計上的限製阻礙了部件重量和應力的優(you) 化。此外,使用傳(chuan) 統方法製造非常耗時,而且成本也需要降低。
於(yu) 是EOS的增材製造技術被選定為(wei) 替代的生產(chan) 方法。通過增材製造,衛星支架由激光束根據CAD模型數據逐層熔融金屬粉末構建出來。在這裏鈦金屬也可以作為(wei) 試製材料,零部件設計修改起來也很方便。通過3D打印製造的支架符合專(zhuan) 家的所有期望。最重要的是整個(ge) 結構耐極端溫度變化的性能得到了提升,它現在可以很容易地在20KN的壓力下持續承受330°C的溫度變化。此外,每顆衛星所需的三個(ge) 支架的製造時間已經從(cong) 一個(ge) 月減少到不足五天。
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