征服宇宙INFN利用增材制造攻克研究生产难题
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare(INFN-国家核物理研究所)成立于1951年，是意大利政府的一个研究中心，其任务是促进、协调和开展核物理、亚核物理和天体粒子物理方面的科学研究。
INFN在意大利教育大学研究部(Italian Ministry of Education, Universities and Research, MIUR)的监督下开展工作，由四个实验室和遍布全国的近20个分支机构组成，并与意大利主要大学和国际研究中心开展合作。
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare(INFN – 国家核物理研究所)成立于1951年，是意大利政府的一个研究中心，其任务是促进、协调和开展核物理、亚核物理和天体粒子物理方面的科学研究。INFN在意大利教育大学研究部(Italian Ministry of Education, Universities and Research, MIUR) 的监督下开展工作，由四个实验室和遍布全国的近20个分支机构组成，并与意大利主要大学和国际研究中心开展合作。
弗拉斯卡蒂国家实验室(Laboratori Nazionali di Frascati)分支机构是INFN最大的实验室，设有设计和机械工程部门，在采用颠覆性技术进行实验方面享有盛誉。鉴于其特殊的工作要求，选择正确的技术以实现有效的设计和生产尤为重要。
我们进行的研究项目和实验通常只需要小批量生产——在某些情况下，只需要一两个原型或生产零件。传统制造方法的交付周期长且成本高，因此我们无法对如此小的产量采用这些工艺。3D打印提供了理想的按需解决方案，使我们能够快速、经济高效地生产所需精确数量的零件，而无需昂贵的成型或机械加工技术。
——Tommaso Napolitano
INFN弗拉斯卡蒂国家实验室机械设计和施工部主管
Mini-EUSO飞行模型的结构是使用ULTEM™ 9085树脂在Fortus 450mc 3D打印机上3D打印而成
优化设计和生产
在测试了多种增材制造技术后，该公司决定投资于Stratasys在当地的合作伙伴(Energy Group旗下CAD Manager公司)的StratasysFDM®增材制造技术。效率的提高立竿见影，为扩大其生产能力，INFN很快又购买了一套FDM系统，即Stratasys Fortus 450mc™。此外，INFN还首次引入PolyJet™ 3D打印，进一步推动其设计工作。
如今，工程团队在每一个项目中都利用增材制造技术。Napolitano表示，这使得团队的设计更加自由和多变，并加快了整个开发和生产过程。
我们无时无刻使用Stratasys 3D打印机，这使我们能够完全在内部开展项目和实验。利用PolyJet 3D打印技术，我们生产出用于设计验证和测试的高精度原型，这在开发过程中为我们节省了大量时间和成本。借助Fortus 450mc，我们利用一系列先进材料为我们的研究定制功能性零件，其中许多零件需要在恶劣的条件下使用，如在太空中使用的零件。我们内部机械车间所使用的传统技术根本无法实现这种设计和生产灵活性。
——Tommaso Napolitano
INFN弗拉斯卡蒂国家实验室机械设计和施工部主管
弗拉斯卡蒂国家实验室团队使用其Stratasys Fortus 450mc 3D打印机用ULTEM™ 9085树脂制作的Mini-EUSO零件
3D打印的Mini-EUSO项目一飞冲天
作为与意大利宇航局(Italian Space Agency)和俄罗斯航天国家集团(Russian Space Agency,Roscosmos)跨党派合作的一部分，INFN最近受命开发一台史无前例的宇宙紫外线望远镜，用于研究国际空间站(International Space Station,ISS)的地面和宇宙紫外线辐射。然而，生产这台名为Mini-EUSO1的望远镜的机械结构却面临着若干挑战。最值得注意的是，该团队必须找到这样一种材料：既能满足航空航天工业和ISS的严格认证要求，又能承受火箭发射时的机械应力和振动。
1.极端宇宙空间天文台使用的多波长成像新仪器
在INFN旗下Laboratori Nazionali di Frascati(LNF)负责开发Mini-EUSO的团队和他们的Fortus 450mc。
我们探索了许多方法，希望既能达到预期性能，又能满足材料认证要求。我们甚至用铝(最常见的航空航天材料之一)制作了一个完整的原型。但结果与预期相去甚远：结构太重，而且无法提供内部电流所需的绝缘层。因此，我们转用Fortus 450mc 3D打印机，发现ULTEM™ 9085树脂提供了完美的替代品。这种材料不仅非常耐用，而且重量很轻。而最重要的是，它还具有优异的绝缘性能以及较高的耐化学性和耐热性。可以这么说，如果没能用这种材料打印Mini-EUSO结构，我们将无法满足ISS的安全和重量限制。
——Tommaso Napolitano
INFN弗拉斯卡蒂国家实验室机械设计和施工部主管
INFN利用增材制造攻克研究生产难题
ULTEM™ 9085树脂还能保护两个菲涅尔透镜和光电探测器模块免受有害振动的影响。重要的是，这种材料还能满足确保光电倍增管单元(用于检测光并将其转换为电脉冲)绝缘和正确运行的需求。
Fortus 450mc随后用于3D打印Mini-EUSO望远镜的整个结构，该望远镜如今已装载到ISS上。
EUSO SPB2意大利合作项目首席研究员兼INFN区域经理Marco Ricci表示3D打印对该项目产生了颠覆性的影响。
在Mini-EUSO机械结构的整个生产过程中使用Stratasys FDM 3D打印，使我们能够将项目的总体成本降低十倍，并节省大约一年的开发时间。这对我们来说是一个令人难以置信的结果，我不得不说，3D打印技术远远超出预期。
——Marco Ricci
EUSO SPB2意大利合作项目首席研究员兼INFN区域经理
Mini-EUSO计划是JEMEUSO(联合实验任务极端宇宙空间天文台(Joint Experiment Missions – Extreme Universe Space Observatory)的一部分，这是一个更广泛的国际项目，涉及法国、德国、意大利、日本、波兰、俄罗斯、斯洛伐克、瑞典、瑞士和美国等国家，旨在探索太空超高能宇宙射线的起源和性质。
我们现在正在分析Mini-EUSO记录的第一批数据，结果非常令人鼓舞。从研究人员的角度来看，我对该项目的执行方式感到非常自豪，并对所取得的成就感到非常激动。在我看来，3D打印势必将为科学研究的未来成功做出重大贡献。
——Marco Ricci
EUSO SPB2意大利合作项目首席研究员兼INFN区域经理
