首批測(cè)試3D打印PEEK材料部件將于2023年4月份登陸月球

2023年1月29日，南極熊獲悉，歐洲航天局 (ESA) 宣布，歐洲首批采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的PEEK原型和最終用途部件很快將登錄月球，它也是阿聯(lián)酋月球任務(wù)的一部分。

△3D打印組件在發(fā)射前粘合到拉希德漫游車的輪子上

拉希德（Rashid）漫游車的四個(gè)輪子的外緣裝有3D打印小樣品板，用于測(cè)試不同材料如何應(yīng)對(duì)月球惡劣環(huán)境下的粗糙表面抵抗力實(shí)驗(yàn)。該任務(wù)于2022年12月11日星期日成功發(fā)射，預(yù)計(jì)將于2023年4月完成首次與月球表面接觸。

△拉希德漫游車渲染圖

這些3D打印部件由一家專注于使用PEEK、PEI、PPSU等高性能聚合物材料3D打印機(jī)開發(fā)商Orion Additive Manufacturing (Orion AM) 生產(chǎn)。歐空局空間材料工程師Ugo Lafont博士解釋：“Orion AM特別擅長(zhǎng)在PEEK中進(jìn)行3D打印，因此樣品的質(zhì)量比較高?！?br />

△在ESA-ESTEC進(jìn)行的導(dǎo)電PEEK彎曲測(cè)試

用于月球著陸的導(dǎo)電PEEK 3D打印部件
3D打印樣品由ESA生產(chǎn)的碳納米管和石墨烯導(dǎo)電復(fù)合材料制成，可用于太空應(yīng)用。對(duì)于這項(xiàng)任務(wù)，ESA材料工程師Ugo Lafont博士選擇了PEEK熱塑性塑料3D打印樣品作為首選測(cè)試對(duì)象。因?yàn)镻EEK被認(rèn)為足夠堅(jiān)固，可以在某些情況下替代金屬部件，并且以耐受太空環(huán)境而著稱。

眾所周知，盡管PEEK材料難以打印，而且通常導(dǎo)致的機(jī)械性能遠(yuǎn)低于注塑成型零件，但通過(guò)Orion AM專有的3D打印工藝可實(shí)現(xiàn)比注塑成型更高的機(jī)械性能。

2021年，Orion AM開始與ESA的歐洲空間研究與技術(shù)中心(ESTEC)合作開展該項(xiàng)目，該項(xiàng)目現(xiàn)在將把首批3D打印部件送上月球。在ESA- estec進(jìn)行內(nèi)部測(cè)試時(shí)，使用ESA導(dǎo)電PEEK打印的樣品的力學(xué)性能比之前使用非PEEK優(yōu)化的3D打印技術(shù)高出87%。

Lafont博士認(rèn)為，Orion AM開發(fā)的技術(shù)突破了PEEK等高性能聚合物增材制造的界限，使該技術(shù)不僅易于使用，而且在嚴(yán)肅的航空航天應(yīng)用中也可行。

△Orion AM的內(nèi)部設(shè)施一角

進(jìn)一步測(cè)試3D打印在太空中的能力
Orion AM的總經(jīng)理Adam Rumjahn說(shuō)：“這些獨(dú)特而特殊的材料在保持其卓越材料特性的同時(shí)對(duì)3D打印具有挑戰(zhàn)性，這正是我們開發(fā)A150 3D打印制造系統(tǒng)的原因。我們的系統(tǒng)使這些材料可以輕松加工成最終用途和空間就緒組件，并且無(wú)論加載方向或環(huán)境如何，都能發(fā)揮其全部潛力。我們?cè)谶^(guò)去5年時(shí)間里開發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)，并自豪地宣布這一成就將在月球上使用 ?！?br />

△Orion AM A150 3D打印制造系統(tǒng)

Orion AM的研究團(tuán)隊(duì)也開始使用與其過(guò)程相關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證其聲明。在多項(xiàng)研究中，該公司表示，已證明它的技術(shù)能夠始終如一地打印出接近各向同性的材料，甚至超過(guò)了幾種PEEK材料的注塑成型強(qiáng)度。

這些研究是與幾家最大的PEEK材料生產(chǎn)商合作完成的，他們各自對(duì)3D打印機(jī)制造商提供的樣品進(jìn)行了獨(dú)立測(cè)試。并獲得了合作單位的一致認(rèn)可，共同認(rèn)為Orion AM的工藝始終如一地實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于注塑成型的機(jī)械性能。

Adam補(bǔ)充道：“我們的目標(biāo)是使用Orion AM的工藝和測(cè)試來(lái)更新材料數(shù)據(jù)表，這樣業(yè)界就可以相信，3D打印高性能聚合物是可能的。這最終將推動(dòng)我們的增材制造在工業(yè)、太空和醫(yī)療領(lǐng)域的最終用途部件的采用?！?br />

阿聯(lián)酋月球任務(wù)
由獵鷹9號(hào)于2022年12月11日星期日從卡納維拉爾角發(fā)射，由迪拜的穆罕默德·本·拉希德航天中心 ( MBRSC )設(shè)計(jì)和開發(fā)。