◎本報(bào)記者?金?鳳
在“斤斤計(jì)較,克克黃金”的航天領(lǐng)域,3D打印技術(shù)的應(yīng)用,讓衛(wèi)星“瘦身”的同時(shí),“內(nèi)涵”更加豐富。12月3日,在南京舉行的第二屆增材制造研究前沿國際會(huì)議中,科技日報(bào)記者了解到,南京理工大學(xué)已在10多顆已經(jīng)發(fā)射的微納衛(wèi)星中,應(yīng)用了3D打印技術(shù)。
增材制造俗稱3D打印,是以數(shù)字模型為基礎(chǔ),將材料逐層堆積制造出實(shí)體物品的新興制造技術(shù),是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分。
(資料圖片僅供參考)
“你們看這個(gè)微納衛(wèi)星模型,就是用3D打印的,這么大的衛(wèi)星一般用于空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?!蹦暇├砉ご髮W(xué)機(jī)械工程學(xué)院副院長劉婷婷說。她手握著一顆10立方厘米衛(wèi)星模型,在這個(gè)立方體模型中,各個(gè)不同功能的元器件像被鑲嵌在結(jié)構(gòu)中。
“衛(wèi)星中的結(jié)構(gòu)材料是沒有功能的,類似于電視機(jī)殼,它只是將各個(gè)元器件組裝起來。衛(wèi)星的重量每增加一點(diǎn),它的費(fèi)用就會(huì)提高很多。如果結(jié)構(gòu)材料能輕一些,一來可以降低成本,為批量化生產(chǎn)衛(wèi)星提供基礎(chǔ),二來可以搭載更多的衛(wèi)星載荷,進(jìn)行更多的空間試驗(yàn)?!眲㈡面媒榻B,傳統(tǒng)的衛(wèi)星制造模式,是衛(wèi)星內(nèi)部各個(gè)模塊分離制造,再裝配集成。但她所在的團(tuán)隊(duì)提出將微納衛(wèi)星的導(dǎo)電線路內(nèi)生成型于結(jié)構(gòu)體內(nèi)部,再嵌入一些功能載荷,這就將衛(wèi)星的電路、元器件和功能材料融為一體,可以進(jìn)行“結(jié)構(gòu)—電路—器件”一體化3D打印制造。
“一體化3D打印技術(shù)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)、晶格設(shè)計(jì)等輕量化設(shè)計(jì)技術(shù),可以在衛(wèi)星內(nèi)部結(jié)構(gòu)上重新布局,從而可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星輕量化。”劉婷婷告訴記者,用3D打印出一體化研制的微納衛(wèi)星,體積可減少30%以上,功能密度提升30%以上。
劉婷婷表示,未來的衛(wèi)星,我們會(huì)用多機(jī)器人來打印,一個(gè)機(jī)器人打印電路,一個(gè)機(jī)器人打印結(jié)構(gòu),一個(gè)機(jī)器人嵌入器件,最終一體化制造出來。原來的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)占比大約15%—20%,甚至25%,未來有望降到10%以下,甚至更低。
讓衛(wèi)星“瘦身”有多難?劉婷婷透露,首先要給衛(wèi)星的復(fù)雜結(jié)構(gòu)減重,“但減重的同時(shí),衛(wèi)星還要能達(dá)到一定的抗沖擊能力,因?yàn)榛鸺诎l(fā)射過程中會(huì)有很大震動(dòng),對衛(wèi)星器件和結(jié)構(gòu)的沖擊力是很強(qiáng)的,衛(wèi)星要能承載巨大的沖擊力,這對設(shè)計(jì)要求很高?!?/p>
嚴(yán)峻的空間環(huán)境,也對衛(wèi)星性能的穩(wěn)定性提出挑戰(zhàn)?!疤窄h(huán)境非常復(fù)雜,高溫時(shí)可達(dá)零上100攝氏度,低溫時(shí)低到零下100攝氏度。在這樣的環(huán)境中,衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)器件要能承受極端溫度和空間輻射,這對3D打印材料的性能也提出很高要求?!眲㈡面谜f。
來源:科技日報(bào)
作者:金 鳳
責(zé)任編輯:馮崢
標(biāo)簽: 結(jié)構(gòu)材料 科技日報(bào)
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