Stratasys 3D打印技术加速国际空间站内宇宙紫外线望远镜研发

3D打印正在改变世全球零部件的制造方式,这项技术也将带来更深远的影响。

 

近日,意大利国际电联核物理研究所(INFN –国家核物理研究所)采用FDM® 3D打印技术,生产出来了可供国际空间站(ISS)使用的零件。在意大利航天局(ASI)与俄罗斯航天局“ Roscosmos”之间签订的临时双边协议下,INFN使用其 Stratasys Fortus 450mc FDM 3D打印机生产了首个完整的机械构架。在 ASI的帮助下,目前,正在国际空间站上的宇宙紫外线望远镜上使用。

FDM技术

为了研究国际空间站的地面和宇宙紫外线辐射,一台名为 “Mini-EUSO”(极端宇宙空间观测站的多波长成像新仪器)的望远镜应运而生。它最近被联盟号火箭送入太空,并成功地放置在俄罗斯兹维兹达(Zvezda)模块中面向地球的窗口上。

Mini-EUSO的轨道大约为90分钟,它记录了视线范围内的所有空间和大气物体和事件,包括来自夜地的紫外线发射、瞬变发光事件、流星、空间碎片等,”意大利 EUSO SPB2合作实验室首席研究员、INFN国家经理Marco Ricci解释说:“ Mini-EUSO 记录了所有空间和大气物体以及视线范围内的事件,包括来自黑夜地球的紫外线发射、瞬变发光事件、流星、空间碎片和更多。”最终的科学研究目标是制作一张紫外线范围(300-400 nm)的高分辨率地球地图,预计这将大大推进宇宙射线的研究,但也将成为未来太空任务的重要实验。

 

fdm打印

 

3D打印对这个项目的影响是革命性的。通过在 Mini-EUSO机械结构的整个生产过程中使用 3D打印聚合物部件,该团队将项目的总成本降低了十分之一,并节省了一年的开发时间。Ricci说:“对于我们来说,这是一个惊喜的结果。不得不说,我从来没有预料到 3D打印会带来这样的贡献。”

罗马 INFN机械设计与制造部负责人 Tommaso Napolitano表示,生产 Mini-EUSO的机械结构面临若干的挑战。最值得注意的是,该团队需要一种能够满足航空航天工业和国际空间站的严格认证要求,并能承受火箭发射的机械应力和振动的材料。

Tomasso说:“在满足材料认证要求的同时要达到预期性能,为此我们探索了多种方法。我们甚至制造了一个完整的铝制原型,铝是航空航天最常见的材料之一。但结果与预期相去甚远,结构太重,无法提供内部电流所需的绝缘。”

 

3D打印

 

ULTEM公司 9085树脂是理想的替代品。这种材料不仅非常耐用,而且重量很轻,具有优异的绝缘性能,而且具有耐化学性和耐热性。Tomasso说:“坦白地说,如果无法用这种材料打印微型 Mini-EUSO结构,我们就难以达到国际空间站的安全性和重量要求。”

Mini-EUSO记录的第一批数据的结果令人振奋。Ricci说:“我为项目的执行方式感到非常自豪,并对取得的成就感到非常兴奋。对于我来说,现在很清楚 3D打印为科学研究的成功和技术进步做出了怎样的重大贡献。”

 

3D打印服务

 

INFN是意大利政府的一家研究机构,任务是促进、协调和开展核、亚核和天体粒子物理方面的科学研究。Labatori Nazionali di Frascati(LNF)分部是 INFN的四个国家研究中心之一,该中心还与意大利主要大学合作,作为其研究活动的一部分。在LNF,团队有几台 Stratasys FDM 3D打印机用于生产工作,其中最新的一台是 Stratasys的当地合作伙伴、能源集团旗下 CAD Manager额外提供的一台 Fortus 450mc打印机。此外,该团队最近首次推出 PolyJet 3D打印,以进一步推动其设计工作。

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