创想智造3D打印手板模型加工

标题: 行星资源开发公司使用3D Systems的技术探索航天飞机制造新领域 [打印本页]

作者: 苗苗 时间: 2016-8-10 10:56
标题: 行星资源开发公司使用3D Systems的技术探索航天飞机制造新领域
PS:经典应用之二---行星资源开发公司使用3D 打印技术探索航天飞机制造新领域。

当一个公司着手大胆地进行革命性的宇宙探索时，就像是抛弃书本上的许多传统工艺，开启设计和制造的新领域。行星资源开发公司不是走在宇宙行业的前沿，而是处于宇宙制造行业的顶端。公司使用3D Systems的技术, 优化复杂部件和装配件 –  生产出轻量级，快速设计迭代和低成本的部件，将单一铸造部件与装配件整合起来。

小飞船，大使命

行星资源开发公司宣传使命是：为资源利用建立一个新范例，将太阳能系统带入到影响人类经济的领域。
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公司的低成本机器人宇宙探索车也属于宇宙飞船Arkyd系列，将作为近地小行星，用于探索水和贵金属。第一代验证飞船 - A3R，在2015年已经成功发射至预定的轨道。第二代验证飞船，谷物箱尺寸，采用了包括航空电子设备、控制系统、软件和传感器的核心技术，用于探测和表征小行星资源。这为Arkyd 100, 200 和300 系列飞船的全面生产打下了基础。Arkyd 100, 200 和300 系列飞船的尺寸是验证飞船的3倍，约为11-15千克左右（24-33磅）。如此小的体量，若情况允许，他们可以从空间站以有效负荷搭乘大飞船进入预定的轨道。

不浪费空间
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行星资源开发公司预计Arkyd 飞船最终将进行大批量生产，由于体量重，占用太多空间，宇宙飞船结构中没有多余的空间。这也是使用3D Systems 的优势。

行星资源开发公司总裁兼CEO Chris Lewicki 称：“3D 打印帮助我们将独立的碎片整合成一个有机的部分”。我们的目标是将宇宙飞船的打造类似于您的手机，不能浪费任何的空间。燃料罐是浓缩的核心部分，在过去，燃料罐占据了宇宙飞船太多体量，像机身外一个庞大附属物。但是，行星资源开发公司设计的Arkyd 200和300系列使用了3D Systems 的QuickCast™专利，将推进系统打造成一个结构紧凑的宇宙飞船。另一部分，如岐管、集气室、几何集成电路等直接整合在结构件中支撑着宇宙飞船。

3D Systems SLA 打印机打印了Arkyd 300 燃油罐的QuickCast模型。QuickCast工艺使行星资源发展公司将多部件与单一部件整合在一起，使设计更高效，成本更低。

一种现代化实用技术

QuickCast，一种将传统铸造工艺现代化的方法，拥有上千年的历史，是一种处理复杂设计的完美解决方案。
利用3D Systems工艺，SLA打印机构建了立体模型，模型建成后，液体可以从模型中排放掉。其外侧包裹着一层铸造陶瓷外壳。一旦外壳固化，在高热量下加热烧制模型。高温液态金属灌注到型腔中，冷却后去除外壳，就是成品部件。
QuickCast工艺的主要优势：
•能够为更强大的功能设计复杂部件；
•从CAD 设计图纸到模型仅需一天的时间，节约大量的时间。
•使用快速设计迭代，淘汰耗时工具；
•减少组配件的部件数量；
•适用于任何类型的合金，包括常规飞行认证金属。

制造未来

行星资源开发公司总工程师Chris Voorhees 表示：“QuickCast 具有传统制造不具备的能力，直接金属打印的前景同样让我们很兴奋，新3D Systems 产品，如ProX™ DMP 320 系统，我们甚至能生产更精密和细化的钛部件，我们期待着将这些部件在未来的宇宙飞船中应用”。
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图片中就是行星资源发展公司Arkyd 宇宙飞船的3D打印部件。左侧是在3D Systems SLA 打印机上使用QuickCast方法打印出来的钛部件。右侧是ProJet 7000 SLA机器直接制造出来的塑料部件。

低成本速度和复杂性

使用3D打印铸造金属，能够达到更高层次、更成熟的设计，生产出有机造型，去除传统制造零组件所需的紧固件，夹子，螺丝和其他附属部件。

Lewicki指出；推进罐通常占据宇宙飞船的大部分体量。 3D 打印能够让我们的探索更高效，使用钛材料的有机设计使结构更优化，以支撑优化推进罐.  最终，宇宙飞船变得更轻便，低成本，更安全, 也更易于大量再生产。3D System 打造了与真人一般大小的模型，行星资源开发公司展示了3D 打印出来的Arkyd 200 和 300 系列的设计。优雅的模型看起来很简单。甜甜圈形状的钛油罐，使用3DSystemsSLA 打印机铸造了模型，作为整个宇宙飞船的外部框架。固定装置，电缆路由和其他元素都嵌入在设计中，减少了部件的数量，增加机体的强度和稳定性。另外，甜甜圈状油箱中心的孔配有热激光传感器和通讯零件。

使用3D 打印机设计的第一个燃料罐将在Arkyd 100上首次亮相，预计在2016年末至2017年初发射升空。Arkyd 100 旨在用于观测地球和定位小行星，Arkyd 200将用于收集手机小行星物理特征的科学数据； Arkyd 300将用于更大的推进系统进行深空探测。

航空制造业的未来

3D Systems 打印机在整个Arkyd系列产品发展中发挥着重要作用，无论是从原型设计，还是到实际宇宙飞船的制造产品部件。行星资源开发公司在QuickCast原型和油罐产品部件上使用了SLA 技术。一款ProJet 7000 SLA打印机用于塑料原型，一款 ProX DMP打印机用于直接金属打印。Lewicki指出： 3D打印能让我们践行我们的设计理念，生产功能强大的产品部件，无需担心传统制造设计的工艺。

“我们实现了从传统的减量制造到增材制造的转型，3D 打印技术已渐趋成熟，我们相信3D打印技术将代表着航空制造业的未来”。

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