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3D打印開源衛(wèi)星為航空航天做出突出貢獻

魔猴君  行業(yè)資訊   732天前

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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,正是這項關(guān)鍵技術(shù)使波特蘭州立大學的跨學科學生團隊能夠快速開發(fā)出開源、廉價且可靠的“CubeSat”納米衛(wèi)星系統(tǒng)。

OreSat0自2021年3月起進入軌道,其設(shè)計初衷是為了利用 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、開發(fā)和運營,這是一個跨學科的學生團體,其目標不僅是建造一顆衛(wèi)星,而是創(chuàng)建一個完全可重復使用、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
學生團隊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),包括標準的兩層和四層 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證,可以承受極端溫度范圍(-40℃-100 °C),而且它是不導電的,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)。
研究團隊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,因為它會使天線失諧,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,團隊發(fā)現(xiàn)了 Windform LX3.0。波特蘭州立大學機械工程專業(yè)的學生 Cass Bloom 表示:“我們非常高興找到 CRP 的 Windform LX。正是這項技術(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?!?/span>
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雜系統(tǒng)。

△OreSat 星跟蹤器相機:一個極其緊湊的星跟蹤器系統(tǒng),使用一個非常緊湊的 10 毫米高鏡頭和相機傳感器外殼,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軸的 13 g 隨機振動測試。
●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 機器制作原型并迭代設(shè)計后,OreSat 團隊求助于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)計過程使團隊能夠利用 3D 打印的快速設(shè)計和原型制作功能,同時適用于地球和太空。


來源:3D打印網(wǎng)

   
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