歐洲開發(fā)用于衛(wèi)星部件的增材制造技術

來源： 天地一體化信息網絡

增材制造（AM）被視為最具顛覆性的新興技術之一，其全新的方法成為“第四次工業(yè)革命”的推動力之一。歐洲SWISSto12公司是一家創(chuàng)新的航空航天供應商，根據歐洲空間局（ESA）ARTES先進技術計劃開發(fā)了一種基于AM的專利技術，用于生產關鍵的衛(wèi)星部件為射頻（RF）應用開辟了一種新解決方案。

增材制造也稱為3D打印，最近應用更加普遍并且正在迅速發(fā)揮潛力。例如雕刻狀物品和小人像、色彩炫目的彩色平臺形聚合物鞋或運動鞋、具有微型尼龍掐絲效果的埃菲爾鐵塔，甚至可以通過六個簡單步驟在家中3D打印智能手機保護套。AM使用一個起控制作用的數字文件并逐層打印出物體。該過程與傳統(tǒng)的通過切削、熔化、機械加工等去除大量材料以形成物體或模具的“減材”制造方式背道而馳。

AM除了能夠創(chuàng)造出更新穎的“奇妙塑料”之外，還有可能實現以前不可能使用的復雜材料的設計，不僅在被加工組件的物理應用層面成效頗豐，而且在整體設計和集成工藝技術上實現突破性飛躍。

ESA支持SWISSto12測試是否適合使用AM去打印移動通信應用的RF用戶終端的前端器件，其市場要求以合理的成本生產少量到中等數量（1到10000個單位）的該類器件，以便最終可以以實際市場價格提供通信服務。由于在這種情況下量不大，用戶終端的價格對服務的總價格具有顯著影響，而且使用注塑或自動加工等傳統(tǒng)制造技術不足以達到較低成本的量產規(guī)模。

增材制造（AM）是一種新興技術，可以通過以更低的成本和更短的交付周期制造復雜的、集成的和定制的產品，從而徹底改變許多行業(yè)。（圖片來源：Andrey Suslov /Shutterstock）

然而使用AM的最大優(yōu)點還在于它所固有的、使用傳統(tǒng)方法根本不可能實現的設計制造靈活性。設計工程師通過使用AM可以制造更輕、更小巧、性能更高的RF組件。

ESA支持的工作成功制造了商業(yè)終端的三個不同組件，包括雙工器、OMT（正交模式傳感器）和天線陣列─以及相關的饋電組件。這些組件由聚合物材料制成，并使用立體光刻（基于激光的3D打印）制成。使用SWISSto12的專有化學鍍銅工藝涂覆涂層。這種新工藝能夠涂覆獲得良好的RF性能所需的非常重要的金屬鍍層（例如在銅上涂覆的銀層）。

ESA技術官David Seguin表示：“在這項活動中制造的組件的一個重要特征是組件質量顯著減少，與傳統(tǒng)組件相比最多可減少五倍。使用AM可以實現更先進的設計，這些設計無法使用傳統(tǒng)的加工技術制造，其結果提升了RF性能。人們認識到任何質量和體積的減少對于空間應用都至關重要，對地面設備同樣也非常重要，形成天線信號鏈的RF元件也必須作為系統(tǒng)重量平衡和機械支撐的一部分結合到機械設計中。減小的質量和體積為地面設備提供了更高效和可實現的RF和機械結構協同設計，這在移動應用領域里尤為重要。”

ESA / SWISSto12團隊采用先進AM技術研制出可重復制作的關鍵組件。（圖片來源：SWISSto12 / ESA）

SWISSto12射頻項目經理Alexandre Dimitriades博士表示：“我們研究了一些最復雜的（RF）組件，并證明了這項技術非常有前景，尤其是具有了可用單個單芯片元件替換多零件組裝件的可能性，以及可以采用無法用傳統(tǒng)方法制造的先進設計方案，故而可以改善器件的RF性能。在反復循環(huán)的研究結束后，達到了在項目之初由于所制作的結構復雜而被認為似乎是完全不可能達到的實際性能，是過去幾年中AM領域一般技術進步和SWISSto12公司達到的技術成熟程度，使得實現這樣的性能成為可能?！?br />