3D系统公司和空中客车公司合作的最新进展证明,太空是3D打印的地方。
在重新设计射频(RF)滤波器的过程中,工程师们成功地绕过了表面拓扑结构的问题,并将部件的重量减少了50%。
这种金属部件目前是第一个经过测试和验证的商用电信卫星部件,用于向世界各地的电视、电话和互联网信号传输。
空间价格
射频滤波器负责电波频率的发射和接收。自发明以来,它们一直是每个空间通信系统的组成部分。
为了满足全球对互联网连接的需求,提供宽带的卫星现在包括大约500个射频滤波器,设计寿命为10到15年。
将物体送入太空的费用是由重量决定的。一颗地球静止通信卫星,如空客国防与航天公司制造的KA-SAT,每公斤的发射成本约为2万美元。
因此,减少材料的数量用于制造设备的材料已经成为航空航天工程师的主要关注点。
形式遵循功能
直接金属印刷有很少的材料浪费。通常以金属块形式出现的设计可以通过拓扑优化来制造更复杂的几何形状。
“这个项目是‘形式遵循功能’的经典例子,”柯恩表示Huybrechts,3D Systems的项目工程师说:“颠覆性创新在于,现在决定硬件设计方式的是纯粹的功能性,而不是可制造性。”
虽然空客3D打印RF的外观仍然是一块积木,但它的内部和与现有框架的匹配已经进行了微调。
里面有一个带有起伏的卵形腔室的通道,这是传统制造方法无法制造的。
拓扑问题
金属3D打印零件的表面结构是零件质量鉴定的关键。
空客国防与航天项目工程师保罗·布斯解释说:“加工过的表面有尖峰和波谷,而3D打印的表面是熔化在一起的球体,因此清晰度较低。”
在这种情况下,优化部分以更有效的信号滤波胜过任何表面拓扑问题。
一线希望
由3D Systems公司3D打印的三个射频滤波器样品均达到或超过了飞行准备的要求,其中一个镀银组件位于顶部。
Booth继续说道:“我们非常高兴3D Systems为我们所做的工作,空客内部的许多人都评价了它的表面处理是多么的好。”
“我们做了一些x射线CT扫描,对零件的密度和总体表面质量印象深刻。”
回到现实
在地球大气层中,空中客车公司之前已经获得了用于商用飞机的金属3D打印部件的资格。利勃海尔工业机械工程公司负责制造3D打印的扰流器执行器阀块在A380的机翼内。
Stratasys也进行了投资公司价值超过1500万美元并对A350 XWB飞机内部ULTEM塑料的使用进行了标准化。
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特图:空客国防与航天公司生产的欧洲电信公司KA-SAT商用宽带卫星。照片由EADS Astrium提供