3D打印開源衛(wèi)星為航空航天做出突出貢獻(xiàn)
魔猴君 行業(yè)資訊 556天前
俄勒岡州的第一顆衛(wèi)星使用了3D打印材料，這顆衛(wèi)星已在低地球軌道上成功運(yùn)行了一年之久。3D打印在未來的航空航天領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，正是這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)使波特蘭州立大學(xué)的跨學(xué)科學(xué)生團(tuán)隊(duì)能夠快速開發(fā)出開源、廉價(jià)且可靠的“CubeSat”納米衛(wèi)星系統(tǒng)。
OreSat0自2021年3月起進(jìn)入軌道，其設(shè)計(jì)初衷是為了利用 CRP Windform LX3.0，這是為數(shù)不多的可用于太空的選擇性激光燒結(jié) (SLS) 增材制造材料之一。這顆衛(wèi)星由波特蘭州立航空航天協(xié)會 (PSAS) 設(shè)計(jì)、開發(fā)和運(yùn)營，這是一個(gè)跨學(xué)科的學(xué)生團(tuán)體，其目標(biāo)不僅是建造一顆衛(wèi)星，而是創(chuàng)建一個(gè)完全可重復(fù)使用、模塊化并且可定制的開源CubeSat開發(fā)系統(tǒng)。
帶有定制3D打印組件的模塊化硬件和 PCB
學(xué)生團(tuán)隊(duì)使用較便宜的組件和材料開發(fā)了他們的納米衛(wèi)星系統(tǒng)，包括標(biāo)準(zhǔn)的兩層和四層 PCB 以及易于加工的鋁框架。他們遇到的挑戰(zhàn)是，如何讓找到一種可靠的3D打印服務(wù)，能夠提供不會在近地軌道真空 (~ 10 mPa) 中脫氣的3D打印部件，這些部件需要通過驗(yàn)證，可以承受極端溫度范圍（-40℃-100 °C)，而且它是不導(dǎo)電的，因此可用于電子和射頻系統(tǒng)。
△OreSat0 的頂部具有由 Windform LX 3.0 打印的天線系統(tǒng)。
研究團(tuán)隊(duì)需要將三頻天線系統(tǒng)封裝在僅 5 x 5 x 2 厘米的體積中。不能使用金屬，因?yàn)樗鼤固炀€失諧，但大多數(shù) 3D 打印材料無法勝任在太空飛行的任務(wù)。在研究了所有可用材料后，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了 Windform LX3.0。波特蘭州立大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)生 Cass Bloom 表示：“我們非常高興找到 CRP 的 Windform LX。正是這項(xiàng)技術(shù)讓我們能夠在如此狹小的空間內(nèi)封裝如此多的功能，高封裝密度會帶來很多優(yōu)勢。”
小型化和定制化
Windform LX 3.0 系統(tǒng)可以最大限度地提高電子和射頻系統(tǒng)的封裝密度。SLS 技術(shù)使制造商能夠靈活地利用幾乎每一立方毫米，并集成無法用任何其他材料制造的復(fù)雜系統(tǒng)。
△OreSat 星跟蹤器相機(jī)：一個(gè)極其緊湊的星跟蹤器系統(tǒng)，使用一個(gè)非常緊湊的 10 毫米高鏡頭和相機(jī)傳感器外殼，由 CRP 的 Windform LX3.0 3D 打印而成。
相對于傳統(tǒng)制造技術(shù)的優(yōu)勢：
與傳統(tǒng)制造技術(shù)和更常見的 3D 打印材料相比，Windform LX 3.0 具有許多優(yōu)勢，包括：
●能夠制造能夠承受振動和機(jī)械沖擊的耐用部件。例如，常見的空間環(huán)境測試要求是通過所有三個(gè)軸的 13 g 隨機(jī)振動測試。
●能夠承受從 -40℃ 到 +100 ℃ 的極端熱循環(huán)。
●極低的除氣要求，包括 NASA 和 ESA 的除氣要求，例如 ASTM E595。
●非導(dǎo)電特性，適合在 PCB、電池和天線等電子元件附近安全使用。
在使用傳統(tǒng) FDM 機(jī)器制作原型并迭代設(shè)計(jì)后，OreSat 團(tuán)隊(duì)求助于CRP USA，這是一家專門從事航空航天應(yīng)用，并且3D打印經(jīng)驗(yàn)十分豐富的美國公司。CRP USA 使用Windform LX3.0打印了他們最終的飛行部件。這種快速、迭代的設(shè)計(jì)過程使團(tuán)隊(duì)能夠利用 3D 打印的快速設(shè)計(jì)和原型制作功能，同時(shí)適用于地球和太空。
來源：3D打印網(wǎng)
