歐洲開(kāi)發(fā)用于衛(wèi)星部件的增材制造技術(shù)

來(lái)源： 天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)

增材制造（AM）被視為最具顛覆性的新興技術(shù)之一，其全新的方法成為“第四次工業(yè)革命”的推動(dòng)力之一。歐洲SWISSto12公司是一家創(chuàng)新的航空航天供應(yīng)商，根據(jù)歐洲空間局（ESA）ARTES先進(jìn)技術(shù)計(jì)劃開(kāi)發(fā)了一種基于AM的專(zhuān)利技術(shù)，用于生產(chǎn)關(guān)鍵的衛(wèi)星部件為射頻（RF）應(yīng)用開(kāi)辟了一種新解決方案。

增材制造也稱(chēng)為3D打印，最近應(yīng)用更加普遍并且正在迅速發(fā)揮潛力。例如雕刻狀物品和小人像、色彩炫目的彩色平臺(tái)形聚合物鞋或運(yùn)動(dòng)鞋、具有微型尼龍掐絲效果的埃菲爾鐵塔，甚至可以通過(guò)六個(gè)簡(jiǎn)單步驟在家中3D打印智能手機(jī)保護(hù)套。AM使用一個(gè)起控制作用的數(shù)字文件并逐層打印出物體。該過(guò)程與傳統(tǒng)的通過(guò)切削、熔化、機(jī)械加工等去除大量材料以形成物體或模具的“減材”制造方式背道而馳。

AM除了能夠創(chuàng)造出更新穎的“奇妙塑料”之外，還有可能實(shí)現(xiàn)以前不可能使用的復(fù)雜材料的設(shè)計(jì)，不僅在被加工組件的物理應(yīng)用層面成效頗豐，而且在整體設(shè)計(jì)和集成工藝技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破性飛躍。

ESA支持SWISSto12測(cè)試是否適合使用AM去打印移動(dòng)通信應(yīng)用的RF用戶終端的前端器件，其市場(chǎng)要求以合理的成本生產(chǎn)少量到中等數(shù)量（1到10000個(gè)單位）的該類(lèi)器件，以便最終可以以實(shí)際市場(chǎng)價(jià)格提供通信服務(wù)。由于在這種情況下量不大，用戶終端的價(jià)格對(duì)服務(wù)的總價(jià)格具有顯著影響，而且使用注塑或自動(dòng)加工等傳統(tǒng)制造技術(shù)不足以達(dá)到較低成本的量產(chǎn)規(guī)模。

增材制造（AM）是一種新興技術(shù)，可以通過(guò)以更低的成本和更短的交付周期制造復(fù)雜的、集成的和定制的產(chǎn)品，從而徹底改變?cè)S多行業(yè)。（圖片來(lái)源：Andrey Suslov /Shutterstock）

然而使用AM的最大優(yōu)點(diǎn)還在于它所固有的、使用傳統(tǒng)方法根本不可能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)制造靈活性。設(shè)計(jì)工程師通過(guò)使用AM可以制造更輕、更小巧、性能更高的RF組件。

ESA支持的工作成功制造了商業(yè)終端的三個(gè)不同組件，包括雙工器、OMT（正交模式傳感器）和天線陣列─以及相關(guān)的饋電組件。這些組件由聚合物材料制成，并使用立體光刻（基于激光的3D打?。┲瞥?。使用SWISSto12的專(zhuān)有化學(xué)鍍銅工藝涂覆涂層。這種新工藝能夠涂覆獲得良好的RF性能所需的非常重要的金屬鍍層（例如在銅上涂覆的銀層）。

ESA技術(shù)官David Seguin表示：“在這項(xiàng)活動(dòng)中制造的組件的一個(gè)重要特征是組件質(zhì)量顯著減少，與傳統(tǒng)組件相比最多可減少五倍。使用AM可以實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)無(wú)法使用傳統(tǒng)的加工技術(shù)制造，其結(jié)果提升了RF性能。人們認(rèn)識(shí)到任何質(zhì)量和體積的減少對(duì)于空間應(yīng)用都至關(guān)重要，對(duì)地面設(shè)備同樣也非常重要，形成天線信號(hào)鏈的RF元件也必須作為系統(tǒng)重量平衡和機(jī)械支撐的一部分結(jié)合到機(jī)械設(shè)計(jì)中。減小的質(zhì)量和體積為地面設(shè)備提供了更高效和可實(shí)現(xiàn)的RF和機(jī)械結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)，這在移動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域里尤為重要?！?br />

ESA / SWISSto12團(tuán)隊(duì)采用先進(jìn)AM技術(shù)研制出可重復(fù)制作的關(guān)鍵組件。（圖片來(lái)源：SWISSto12 / ESA）

SWISSto12射頻項(xiàng)目經(jīng)理Alexandre Dimitriades博士表示：“我們研究了一些最復(fù)雜的（RF）組件，并證明了這項(xiàng)技術(shù)非常有前景，尤其是具有了可用單個(gè)單芯片元件替換多零件組裝件的可能性，以及可以采用無(wú)法用傳統(tǒng)方法制造的先進(jìn)設(shè)計(jì)方案，故而可以改善器件的RF性能。在反復(fù)循環(huán)的研究結(jié)束后，達(dá)到了在項(xiàng)目之初由于所制作的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而被認(rèn)為似乎是完全不可能達(dá)到的實(shí)際性能，是過(guò)去幾年中AM領(lǐng)域一般技術(shù)進(jìn)步和SWISSto12公司達(dá)到的技術(shù)成熟程度，使得實(shí)現(xiàn)這樣的性能成為可能?！?br />