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3D打印技術讓衛星更有“內涵”

來源:智匯工業

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:3D打印技術 增材制造 先進制造業

    在“斤斤計較,克克黃金”的航天領域,3D打印技術的應用,讓衛星“瘦身”的同時,“內涵”更加豐富。12月3日,在南京舉行的第二屆增材制造研究前沿國際會議中,科技日報記者了解到,南京理工大學已在10多顆已經發射的微納衛星中,應用了3D打印技術。

      增材制造俗稱3D打印,是以數字模型為基礎,將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術,是先進制造業的重要組成部分。

      “你們看這個微納衛星模型,就是用3D打印的,這么大的衛星一般用于空間科學實驗驗證?!蹦暇├砉ご髮W機械工程學院副院長劉婷婷說。她手握著一顆10立方厘米衛星模型,在這個立方體模型中,各個不同功能的元器件像被鑲嵌在結構中。

      “衛星中的結構材料是沒有功能的,類似于電視機殼,它只是將各個元器件組裝起來。衛星的重量每增加一點,它的費用就會提高很多。如果結構材料能輕一些,一來可以降低成本,為批量化生產衛星提供基礎,二來可以搭載更多的衛星載荷,進行更多的空間試驗?!眲㈡面媒榻B,傳統的衛星制造模式,是衛星內部各個模塊分離制造,再裝配集成。但她所在的團隊提出將微納衛星的導電線路內生成型于結構體內部,再嵌入一些功能載荷,這就將衛星的電路、元器件和功能材料融為一體,可以進行“結構—電路—器件”一體化3D打印制造。

      “一體化3D打印技術的拓撲設計、晶格設計等輕量化設計技術,可以在衛星內部結構上重新布局,從而可以實現衛星輕量化?!眲㈡面酶嬖V記者,用3D打印出一體化研制的微納衛星,體積可減少30%以上,功能密度提升30%以上。

      劉婷婷表示,未來的衛星,我們會用多機器人來打印,一個機器人打印電路,一個機器人打印結構,一個機器人嵌入器件,最終一體化制造出來。原來的衛星結構占比大約15%—20%,甚至25%,未來有望降到10%以下,甚至更低。

      讓衛星“瘦身”有多難?劉婷婷透露,首先要給衛星的復雜結構減重,“但減重的同時,衛星還要能達到一定的抗沖擊能力,因為火箭在發射過程中會有很大震動,對衛星器件和結構的沖擊力是很強的,衛星要能承載巨大的沖擊力,這對設計要求很高?!?/span>

      嚴峻的空間環境,也對衛星性能的穩定性提出挑戰?!疤窄h境非常復雜,高溫時可達零上100攝氏度,低溫時低到零下100攝氏度。在這樣的環境中,衛星的結構器件要能承受極端溫度和空間輻射,這對3D打印材料的性能也提出很高要求?!眲㈡面谜f。


    (審核編輯: 智匯lucy)

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