3 d打印技术工具和NASA太空行走——Zortrax生态系统

国际空间站(ISS)是最大的人工湖在低地球轨道。16个模块,启动和组装从1998年到2011年,为团队提供32898立方英尺的加压卷6名宇航员做研究在物理学、生物学、天文学、空间医学、生命科学以及其他领域。亚博老虎机网登录

保持国际空间站进行操作通常需要维护车站外,在充满敌意的空间环境。宇航员在舱外活动或伊娃的,经常被称为太空行走。

太空行走的宇航员在国际空间站。学分:NASA / JSC。

到目前为止,已经有超过200个这样的太空行走用于添加新模块和保持现有的良好的技术创造出超过1250个小时花在空间。所有这些工作不可能一直没有彻底的设计工具。设计工程师的工作是美国宇航局在休斯顿约翰逊航天中心的协助下Zortrax M200和M300 3 d打印机。

背景

NASA将任务分为两个主要类别:名义和偏移。工程师可以把他们的时间在原型工具名义任务最相关的变量是预先知道:任务的技术要求、条件和使用的工具是要完成什么。

自从与航天技术的开发过程比较漫长,名义工具被使用在国际空间站的今天了伊娃工具和设备参考书app亚博体育1993年11月发行的美国宇航局约翰逊航天中心。没有需要更新。

宇航员在国际空间站外太空行走执行维护任务。学分:NASA / JSC。

关闭任务的工具,然而,是完全不同的。这些设备需要处理意料之外的情况。美国宇航局约翰逊航天中心的团队设计、原型、测试和交付工具在短时间内非常特殊的情况。这通常是在快速原型技术像3 d打印技术发挥作用。

目标

设计工具,eva, NASA的工程师面临的挑战来自极端条件下车站在运营。国际空间站是绕着地球表面上方大约250 mi惊人的每小时17200英里。每24小时,它通过16周期的光明与黑暗。

从离开国际空间站看到宇宙飞船。学分:美国国家航空航天局。

虽然地球的引力在车站的高度或多或少与我们经验在地面上,国际空间站,就像所有其他物体在轨道上,是在一个连续的自由落体状态导致明显的失重。没有空气传热,国际空间站Sun-facing的一面暴露在超过250华氏度,而黑暗的一面,同时,低至- 250 F。

相同温度的差异之间的阴影和阳光适用于宇航员和他们的工具工作外没有热控制系统保护他们。

宇航员马克Vande黑有问题在太空行走在10月10日,2017年。学分:美国国家航空航天局。

生存在太空,宇航员穿两件套,半刚性舱外移动单位(电动车组)或称为太空服。鸸鹋提供了8小时的生命支持,并提供了一个操作压力的29.6 kPa,但是他们非常不舒服做精确的手部运动困难由于加压手套。

因此,该工具设计团队在美国宇航局约翰逊航天中心有三个主要挑战克服他们的工作。首先,他们需要确保可以使用工具与加压宇航员穿着太空服手套。

其次,他们需要确保该工具功能在恶劣的空间环境。第三,他们需要使工具直观和易于使用的宇航员。把这个需要大量的迭代在各种设计和大量的3 d印刷的概念。

过程

工具的设计过程开始当一个宇航员,EVA规划师,或者别人意识到一个不存在的某些工具是必要的。各种利益相关者将聚在一起正式和非正式开始确定工具的需求。

然后团队将开始头脑风暴法,通常在CAD模型的概念。这些天,随着添加剂制造,该小组还最终3 d打印技术原型用于确定哪些概念是比别人更好。工程师然后继续迭代设计保持通知相关的利益相关者和他们的意见设计变得越来越详细。最终,最后一个概念是选择和其他团队的工作重点是确保设计将在太空中工作。

3 d打印原型的伊娃还装有套管宇航员马克Vande黑期间使用太空行走10月10日,2017年。学分:NASA / JSC。

工具的目的在某种程度上,空间环境决定了哪些后处理技术对美国宇航局约翰逊航天中心工程师。每个三维打印模型都需要一些收尾工作。第一步是removng支持结构。然后团队继续钻孔根据所需的确切规模和在必要时增加螺纹孔。接下来是安装插入和有时砂光的边缘。

一个3 d印刷伊娃还装有外壳的原型。学分:NASA / JSC。

作为宇航员的工具需要完美的尺寸精度,团队最初有小问题孔的直径是略低于预期由于收缩,所有ABS-based材料的固有财产。亚博网站下载

问题已经解决了在Z-SUITE通过调整合适的高级设置。具体来说,工程师使用补偿特性。这是一个选项,允许用户修改的外轮廓和孔尺寸模型,控制收缩。

总的来说,团队的3 d打印三个专用Zortrax材料:Z-ABS Z-HIPS, Z-ULTRAT。亚博网站下载部分的工具用于空间很少粘,像大多数已知的胶水不会承受极端温度在国际空间站。因此,被设计成固定的工具,而不是粘在一起。

设计选择和3 d打印后,团队进入到测试阶段。2015年3月,当美国宇航局约翰逊航天中心买了第一个Zortrax 3 d打印机,原型3 d印有Z-ABS工具将提供一种手段拿在手里的早期过程,消除设计缺陷,没有工程师在CAD建模阶段。

然而,Z-ULTRAT等材料较强,团队跑更要求亚博网站下载测试3 d印刷工具。今天,3 d打印功能原型进行测试在实验室中性浮力(NBL),一个巨大的水池位于美国宇航局约翰逊航天中心的财产。

中性浮力实验室(NBL)在美国宇航局约翰逊航天中心。学分:NASA / JSC。

NBL的长202英尺,宽102英尺,40英尺深含620万加仑的水,足够全面的国际空间站模块的实物模型。随着设施用于宇航员的训练,它还提供了一个机会来测试各种工具的设计。的目的使用3 d打印NBL的原型是确定而进入工地。

宇航员在NBL的测试和训练。学分:NASA / JSC。

NBL的测试阶段后,3 d印刷原型达到了他们的目的。进一步测试把工具放在真空或热室的设备执行最终用途材料制成适合空间环境。亚博网站下载

一个3 d印刷伊娃还装有外壳的原型。学分:NASA / JSC。

可以预见的是,成型过程所需的时间取决于工具和它的复杂性。工具的紧迫性也可以确定团队交付的速度完成设计。对于简单的工具,美国宇航局约翰逊航天中心的工程师们已经能够设计,构建,测试,并提供一个功能齐全的设备在3周内。目前,所涉及的集团是一个非常复杂的项目3年的交货时间。

结果

美国宇航局约翰逊航天中心的工程师们一直在使用Zortrax M2002015年3月以来,Zortrax M3002017年4月以来。截至1月25日^th、2018、3 d打印机有略超过3000小时的运行时:M200 2163小时和838小时分别M300。

两台机器,在这段时间3 d打印超过1350部分结合在近450个工作周期。伊娃还装有,套管的受欢迎的摄像机提供了一个手持高清晰度视频选择宇航员太空行走的工具原型Zortrax机器。的伊娃还装有自2015年以来一直在使用多个次太空行走。在开发过程中,美国宇航局约翰逊航天中心工程师3 d印刷不同的概念如何包含这相机可以在空间功能。

宇航员马克Vande黑使用EVA的最终用途版本还装有套管在太空行走10月10日,2017年。学分:美国国家航空航天局。

是NEEMO工具设计,另一个例子的一个美国宇航局的永久模拟任务设置水下复制条件宇航员在太空中经历。支持NEEMO 20使命,指甲持有人是生产Zortrax M200 3 d打印机NASA的工作人员的要求水下或称为潜水员。

潜水员在需要更好的方法来保持指甲,他们使用标记位置的采样珊瑚礁。美国宇航局约翰逊航天中心的工程师们设计、建模和三维打印的持有人指定交付给潜水员在24小时内。

结论

Zortrax 3 d打印机之前,美国宇航局约翰逊航天中心工程师将原型的金属。他们使用相同的过程就像现在一样,在CAD建模的概念,制作图纸,让他们在机械工厂加工。

虽然,他们无法进行迭代设计尽可能今天由于成本相对较高的数控加工零件的金属。其他3 d打印机使用美国宇航局约翰逊航天中心,但只有少数人。

从航天飞机“亚特兰蒂斯”号离开国际空间站拍摄。学分:美国国家航空航天局。

一旦3 d打印机开始变得更加负担得起的,是有意义的JSC工具的原型的团队让一对夫妇为自己允许更多的自由和访问。高度的设计过程M200的团队几乎每天都和M300运行几个月。他们声称这些机器是至关重要的过程。

这些信息已经采购,审核并改编自Zortrax提供的材料。亚博网站下载

在这个来源的更多信息,请访问Zortrax。