CNES引入INTAMSYS聚合物FFF技術，簡化衛(wèi)星組件和無人機生產(chǎn)流程

2024年10月22日，南極熊獲悉，法國政府航天機構國家空間研究中心(CNES) 正在引進INTAMSYS的FFF增材制造技術來增強其空間技術能力。

法國國家太空研究中心成立于 1961 年，負責研究、設計和操作太空任務，并促進歐洲和國際太空技術的發(fā)展。其中，CNES的實現(xiàn)與集成 (RI) 部門專門負責衛(wèi)星的組裝和測試，以及開發(fā)工具和手段，以方便在發(fā)射前在法國國家空間研究中心的潔凈室中進行組裝和測試（例如集成框架、多用途手推車、起重設備等）。這些潔凈室保持精確的條件，以確保衛(wèi)星組件處于穩(wěn)定的環(huán)境。

CNES機械集成部門經(jīng)理Theodore Froissart 說道：“INTAMSYS 3D 打印機的易用性和高打印質(zhì)量非常出色，完美地解決了我們的挑戰(zhàn)，極大地促進了我們的工作流程�，F(xiàn)在，我們可以通過點擊打印功能利用 INTAMSYS 的所有材料。此外，INTAMSYS 合作伙伴 CADvision 反應迅速，提供出色的本地支持，允許共同開發(fā)機器和軟件的改進，進一步提高效率和工作流程�！�

△CNES增材制造實驗室。照片來自 CNES 和 INTAMSYS

3D 打印可加快衛(wèi)星工具制造速度

為了生產(chǎn)這些工具和設備，例如集成框架、多用途手推車，法國國家空間研究中心越來越多地使用FFF 3D 打印方法和創(chuàng)新聚合物材料。法國國家空間研究中心的增材制造實驗室最初于 2014 年使用單材料打印機，由于需求量大和需要生產(chǎn)的零件數(shù)量多，該實驗室發(fā)展迅速。

據(jù)該公司介紹，INTAMSYS FUNMAT PRO 610HT是首臺集成到 CNES 太空研究中的 INTAMSYS 3D 打印機。后來，F(xiàn)UNMAT PRO 410也于最近加入，以補充同一實驗室內(nèi)現(xiàn)有的打印機系列。

△FUNMATPRO 610HT 3D 打印機。照片來自 INTAMSYS。

在整合增材制造之前，CNES 面臨著傳統(tǒng)制造方法的諸多挑戰(zhàn)，特別是在潔凈室和衛(wèi)星測試中使用的合格材料方面。此外，生產(chǎn)工具所需的設計和制造周期較長，這也影響了效率。

通過利用 3D 打印，CNES 能夠將此過程簡化為一天，實現(xiàn)快速原型設計和設計迭代，從而簡化測試和衛(wèi)星組裝過程。

據(jù)該公司介紹，采用 INTAMSYS FUNMAT PRO 610HT 使 CNES 能夠使用其想要的任何材料，例如聚碳酸酯、PEEK 和 ULTEM，這些材料對于制造衛(wèi)星測試所需的復雜工具至關重要。

FUNMAT PRO 610HT 的功能顯著提高了效率。即使使用歐洲航天局(ESA) 開發(fā)的 PEEK-ESD 等高度專用的材料，CNES 仍可以通過僅調(diào)整一些參數(shù)在INTAMSUITE NEO（INTAMSYS 的切片機）中使用 INTAMSYS PEEK 型材。通過這一小步調(diào)整，第一批部件即可準備打印。

法國國家太空研究中心探索衛(wèi)星測試的新應用

CNES 開發(fā)的應用多種多樣，從簡單的潔凈室工具到用于衛(wèi)星測試的復雜結構工具，包括發(fā)射前的熱循環(huán)、沖擊和振動測試。

平流層無人機結構是這些復雜的航空航天應用之一，需要理想的真空室和測試環(huán)境條件。該部件使用 ULTEM TM 9085 材料在 FUNMAT PRO 610HT 3D 打印機上一體式打印。得益于 3D 打印機的 610 x 508 x508 毫米構建體積和 300°C 恒定腔體溫度，以及高溫熱系統(tǒng)，該部件得以精確 3D 打印。

CNES 表示，平流層無人機結構的設計將放置在平流層氣球下方進行驗證測試。因此，CNES 必須在不同的環(huán)境中測試該部件，模擬稀薄甚至無大氣的條件，以確保其適合極端條件。

△平流層無人機結構。照片來自 CNES 和 INTAMSYS。

在原型測試過程中，該設計得到了法國國家空間研究中心機械工程師的認證。在同一測試中，材料ULTEM TM 9085 也得到了認證，證實了其在真空室內(nèi)的兼容性，不會產(chǎn)生排氣，這是保持理想光學性能的關鍵因素。

除了低排氣特性外，ULTEM TM在航空航天領域的應用還因其出色的強度重量比和高耐熱性而至關重要，這使其成為制造在太空極端條件下工作的部件的理想選擇。

另一個使用 3D 打印技術的著名項目是MMX火星車，這是 CNES、日本宇宙航空研究開發(fā)機構(JAXA) 和德國航空航天中心(DLR)之間的合作項目。MMX 是“火星衛(wèi)星探索”的縮寫，是一款小型火星車，旨在探索火星最大的衛(wèi)星火衛(wèi)一。對于這個項目，該團隊利用 3D打印技術來創(chuàng)建、組裝和測試火星車的部件。

△MMX 探測車項目。照片來自 CNES。

展望未來，法國國家太空研究中心打算增強其增材制造技術，同時努力最大限度地發(fā)揮3D打印在太空探索方面的優(yōu)勢。