增材制造技术在航天领域的应用

在增材制造(AM)的早期，该技术主要专注于设计和快速原型的应用。然而，最近的增材制造技术正在逐步应用于用耐火材料和技术材料制造高性能的机械部件。亚博网站下载

这在空间和航空航天工程中尤其常见，因为在这些领域，可负担性、多功能性、速度和精度使增材制造成为一个理想的选择。

它在轻质建筑中打印耐火材料的能力使其成为一种吸引人的方法，以传统制造的耐火金属部件重量的极小比例提供高温性能。

本文概述了AM与传统减法制造相比的关键优势，以及如何实施这些优势来改变空间工程的格局。

NASA在2013年对最近设计的火箭喷射器进行了测试。在这些测试中，亚尺度喷射器在燃烧氢气和液氧的同时，经受了超过3300°C的极端温度和超过46秒的极端压力。

测试成功了。一名监督测试的工程师解释说，新部件“运行良好”，能够在极端条件下工作，没有任何故障迹象。更突出的是，这些高性能部件都是在单步增材制造过程中生产的。1

NASA用于这些测试的亚尺度喷射器以前是使用传统的“减法”方法制造的:加工和铣削大块材料并将部件连接在一起。

之前的喷射器每件的制造成本为1万美元，有四个零件，耗时6个月。的加法制造新注入器不仅生产出了功能难以区分的组件，而且在不到三周的时间内就实现了这一目标，而且成本仅为原来的一半。

美国宇航局的燃料喷射器只是增材制造技术在空间应用中用于提高制造效率和部件性能的多种方式中的一个例子。

增材制造的优势

增材制造技术应用于空间工程有许多优点。首先，增材制造使构造几何上复杂的部件成为可能，这可能需要高度专业化的生产方法。

曾经需要几个不同的加工步骤，像NASA的火箭喷射器这样的部件现在可以在一个一致的AM过程中制造。

德国航空航天中心的研究人员最近开发出了一种可重复使用的火箭发动机的原型。新的增材制造设计减少了10%的重量，将零件数量从30个减少到1个，并提供了比以前的设计更好的性能。2

与传统的减法制造方法相比，增材制造在经济上的优势更大。实际上，无需为新部件重新加工或修改制造程序，组件可以有效地按需使用一台机器生产，这意味着更容易实现规模经济。

AM可以为小单位产量提供规模经济，通常低至一个，这意味着制造商可以在需要时订购或生产组件，而不是订购数千个组件来创造经济效率。3.

增材制造是生产大量航空航天部件的一种经济有效的方法和生产高度可定制的组件。

最后，在空间应用中使用增材制造的关键好处是，它可以用来显著降低部件的质量。

加法制造方法可用于方便的空心组件与封闭的细胞，口袋，和孔，大大减少组件的质量。相比之下，减法制造几乎总是制造出密度一致的“固体”部件。

例如，AM公司制造的卫星部件的重量减少了70%，令人震惊。4这不是一件小事，因为减少卫星部件的质量将大大减少发射卫星和进入轨道后操纵卫星所需的燃料量。

在太空应用中尽可能减少每一克的重量的重要性怎么强调都不为过。AM提供了一种在不影响性能的情况下减少现有组件质量的方法。当需要用高密度技术金属和耐火材料生产高性能部件时，这一点尤为重要。

空间工程增材制造解决方案

在空间技术中所使用的组件很少不会从减少质量和提高周转时间中受益。因此，AM在空间工程中的应用几乎是无限的。

AM是制造卫星推进系统和火箭、屏蔽和太空飞行器部件(例如，用于清理太空碎片的部件)的主要候选产品。

作为耐火金属解决方案的国际领导者，H.C. Starck solutions凭借多年的专业经验，重新定义了AM技术和耐火金属在航天领域的应用，以保持在快速发展的AM市场的领先地位。5

它充分利用了AM提供的轻质特性，为以前没有考虑过的应用提供了难熔金属解决方案。

在开发AM方法和各种AM平台的专业知识方面进行了关键的投资之后，H.C. Starck Solutions已经成为使用AM的国际领导者我的技术在空间工程中有广泛的高性能应用耐火金属。

H.C Starck解决方案是熟练的我用钽、铌、钼、钨及其合金等高要求的材料生产精确设计的三维部件;亚博网站下载可根据要求提供更多金属。

对于空间工程中的印刷零件应用，H.C. Starck Solutions还提供工程AM原料:高密度球化难熔金属粉末，具有精确调节的粒径分布，以及专为各种AM沉积技术设计的线。

参考资料及进一步阅读

  1. 3d打印火箭部件是传统制造部件的竞争对手。（2015).可以在:https://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/3dprinting.html
  2. 附加技术将小卫星送入太空。(2019）.可以在:https://www.additivemanufacturing.media/blog/post/additive-technology-delivers-small-satellites-to-space．
  3. 增材制造通往绩效、创新和增长的路径。（2012）.可以在:www.deloitte.com/about．
  4. 增材制造减重的可能性。（2016）.可以在:https://3dprinting.com/metal/possibilities-weight-reduction-additive-manufacturing/．
  5. 增材制造(2019）.可以在:https://www.hcstarcksolutions.com/additive-manufacturing-industry/．

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引用

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  • 美国心理学协会

    H.C.斯塔克的解决方案。(2021年1月11日)。增材制造技术在航天领域的应用。AZoM。于2021年10月20日从//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=18379检索。

  • MLA

    H.C.斯塔克的解决方案。“增材制造的空间应用简介”。AZoM．2021年10月20日。< //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=18379 >。

  • 芝加哥

    H.C.斯塔克的解决方案。“增材制造的空间应用简介”。AZoM。//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=18379。(2021年10月20日生效)。

  • 哈佛大学

    H.C. Starck Solutions, 2021年。增材制造技术在航天领域的应用．viewed september 20, //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=18379。

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