空客集團(tuán)3D打印衛(wèi)星支架 成本降低20%

    3D打印技術(shù)在節(jié)約成本和提升設(shè)計(jì)自由度上的效應(yīng)吸引著航天企業(yè)加大對(duì)3D打印的投入。 空中客車（Airbus）集團(tuán)下屬的Airbus Defence and Space已經(jīng)開(kāi)始使用這種高效的生產(chǎn)技術(shù)，以優(yōu)化的衛(wèi)星支架的生產(chǎn)，降低成本超過(guò)20％，并使衛(wèi)星重量減輕近1公斤。
    當(dāng)前的衛(wèi)星都裝有金屬支架作為衛(wèi)星主體與碳纖維反射器和饋電天線陣之間的連接裝置。如今Airbus Defence and Space西班牙Arm部門的工程師在馬德里復(fù)合材料能效（competence）中心使用EOS公司的3D打印機(jī)制造這種固定支架。

    該支架必須牢牢地固定在衛(wèi)星本體上，并能經(jīng)受太空中的極端溫度波動(dòng)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，溫度變化范圍從-180°C至+ 150°C。鈦金屬是此類應(yīng)用的首選材料，因?yàn)樗鼉?yōu)良的導(dǎo)熱性能和高強(qiáng)度—重量比。后者尤其重要，因?yàn)樘瞻l(fā)射的成本高達(dá)每公斤數(shù)千甚至數(shù)萬(wàn)美元，根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的系統(tǒng)和衛(wèi)星軌道不同甚至能夠達(dá)到六位數(shù)。
    通過(guò)常規(guī)金屬切削的辦法制造衛(wèi)星支架無(wú)法滿足Airbus Defence and Space的要求，因?yàn)樵O(shè)計(jì)上的限制阻礙了部件重量和應(yīng)力的優(yōu)化。此外，使用傳統(tǒng)方法制造非常耗時(shí)，而且成本也需要降低。
    于是EOS的增材制造技術(shù)被選定為替代的生產(chǎn)方法。通過(guò)增材制造，衛(wèi)星支架由激光束根據(jù)CAD模型數(shù)據(jù)逐層熔融金屬粉末構(gòu)建出來(lái)。在這里鈦金屬也可以作為試制材料，零部件設(shè)計(jì)修改起來(lái)也很方便。
    Airbus Defence and SpaceOtilia在馬德里負(fù)責(zé)天線制造的負(fù)責(zé)人Otilia Castro Matías說(shuō)：“增材制造擁有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。我們不僅能夠優(yōu)化零件設(shè)計(jì)，而且也可以一體化制造?！?br />     “當(dāng)精密的工件完成后，除了原料鈦粉沒(méi)有多余的材料剩下，而這些鈦粉可以在可以在我們的EOSINT M 280中重新使用。”
    這些制造出來(lái)的部件符合專家的所有期望。最重要的是整個(gè)結(jié)構(gòu)的耐熱性得到了提升，它現(xiàn)在可以很容易地在20千牛的壓力下永久承受   330°C的溫度變化。此外，每顆衛(wèi)星所需的三個(gè)支架的制造時(shí)間已經(jīng)從一個(gè)月減少到不足五天。
    Matías先生補(bǔ)充說(shuō)，“由于增材制造，我們能夠重新設(shè)計(jì)支架，消除其與碳纖維面板的接口引起的熱應(yīng)力漏洞?！?br />     這一改進(jìn)同時(shí)也顯著減少了鑒定試驗(yàn)中的熱致失敗。太空活動(dòng)的成本是比較高的，所以防止硬件出現(xiàn)任何可能的故障尤其重要?！?br />     增材制造為這些項(xiàng)目的關(guān)鍵方面帶來(lái)可衡量的好處，而不需要在其它部分做出犧牲，所以不需要在設(shè)計(jì)上做妥協(xié)——這在工程師們聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)直是天籟之音?！?br />     此外，每個(gè)支架的生產(chǎn)成本節(jié)省了20％，重量減少了約300克，這意味著每顆衛(wèi)星重量減少了近1公斤（一顆衛(wèi)星有三個(gè)支架）?！?br /> 轉(zhuǎn)自光韻達(dá)