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标题: 航天应用中的金属增材制造 [打印本页]

作者: 3D新闻 时间: 2016-1-7 02:45
标题: 航天应用中的金属增材制造
三种增材制造支架能够抵挡跨度达330℃的温度，满足诸如通信卫星等执行长久太空任务的交通工具的指标要求。卫星这个词( 主或从) 的原始含义，在传递这些技术设备有多么复杂，在我们的日常生活中起什么作用方面收效甚微。卫星设备的任务范围涵盖了天气预报，信息传递，以及导航数据的生成。空中客车防务及航天公司的西班牙子公司是一家世界上卫星和空间传输技术的领先供应商之一。这家子公司的主要业务是为国际空间站(ISS) 供应从卫星系统到部件的一系列产品，其已在马德里总部建立了复合材料技术中心，研究在航空航天中起到重要作用的新型材料和生产方法。由于涉及到的温度差异巨大，还有外力影响，这些都对太空中的部件提出了极其高的要求。为了在元件制造过程中达到最佳效果，空中客车防务及航天公司要借助EOS 公司用于高性能金属和复合材料的增材制造(AM) 技术。
支架方面的挑战目前这代卫星依赖于安装在上端，充当卫星主体和反射器、接驳设施之间连接纽带的金属支架。空中客车防务及航天公司的工程师在生产制造时，面临着两个关键挑战：

◆连接主体和部件之间的支架必须非常安全地固定；
◆支架必须能减少空间中的极端温度波动。支架提供了一层重要的绝缘层：温度范围可从-180℃ 到150℃ (-292。F 到302。F)，所以材料上的应力非常高。钛金属是极少数能满足这种需求的材料。除了其重量和导热性优势外，它的密度也可以让人接受。毕竟，携带进入太空中的物质每千克重量就会花费数千美元；确切的数字取决于诸如输送系统和到达的轨道等因素。然而，六位数或更高的数字是非常普遍的。

传统方法制造的支架，尤其是和卫星碳部件之间的连接，这些位置承受了更高的热应力，并没有达到空中客车防务及航天公司的期望。此外，卫星上的安装非常耗时，因此必须削减成本。所以，工程师们开始寻找替代品，对未来部件的设计优化也给予了更多的关注。增材制造解决方案项目团队选择了EOS 的金属部件增材制造技术，允许使用钛金属，这使得设计的支架能够容易扭动。

就像空中客车防务及航天公司负责天线方面的Otilia Castro Matías 解释的那样：‘我们寻找的解决方案有两个优势。一方面，我们能够优化生产本身。此外，我们还改进了设计，因此整个工件可以一步就生产出来：由一个单独的模块雕刻而成，可以这么说，即使只从技术角度而言，增材制造和传统减材技术是完全相反的。’ 设计完成后，工程师把3D 结构图从CAD 软件中加载到生产的机器EOSINT M 280，然后开始制造流程：激光束一层接一层地精确融化放置的金属粉末，然后硬化，当精确制造的工件完成之后，除了可重复利用的原料粉末之外，不会有多余的物质残留。成果显著新设备满足了专家所想到的所有预期，而且最重要的是，改进后的整个结构的耐热性，可轻松承受20kN 力量下跨度达330℃ (594。F) 的考验。这位西班牙的航空航天专家在组装进给单元和子反射器单元的过程中，减少了支架的生产时间5 天。一个卫星需要的3 个支架，现在可在不到一个月的时间里生产完毕。

Castro Matías 补充说：‘这些改进极大减少了质量测试中的热致失效。太空活动的成本相对很高，所以保护硬件免受可能的失效至关重要。增材制造方法，在不需要其他地方都过关的情况下，可以给工程的关键方面带来可观的收益。没有妥协，这是工程师喜欢听到的话，但却不是能经常听到的。’ 欧洲航天局(ESA) 支持这项计划。在航空航天领域，这项计划的成功实施，使得在未来的应用中，采用高效的生产技术成为可能。

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