迄今最大的3D打印金屬晶格結(jié)構(gòu)用于衛(wèi)星

許多精彩的3D打印產(chǎn)品都與拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)密不可分。例如：不久之前南極熊報道過由空客推出的世界第一輛3D打印摩托車Light Rider，ROBOT BIKE CO(RBC)公司設(shè)計的定制化3D打印自行車，晶格結(jié)構(gòu)是在3d打印當(dāng)中使用比較多的一種結(jié)構(gòu)，晶格結(jié)構(gòu)的材料特點(diǎn)是重量輕、高強(qiáng)度比和高特定剛性。并且?guī)砀鞣N熱力學(xué)特征，晶格結(jié)構(gòu)的超輕型結(jié)構(gòu)適合用在抗沖擊/爆炸系統(tǒng)、或者充當(dāng)散熱介質(zhì)、聲振、微波吸收結(jié)構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)中。

波音公司就將晶格結(jié)構(gòu)的超輕3D打印材料用于飛機(jī)墻面和地板等非機(jī)械部件。這使得飛機(jī)重量大大減輕，提高飛機(jī)的燃油效率。感謝晶格結(jié)構(gòu)的獨(dú)特特性以及低體積容量，晶格結(jié)構(gòu)與功能部件的設(shè)計結(jié)合已被證明是增材制造發(fā)揮潛力的優(yōu)勢領(lǐng)域。而如今，漸行漸近的晶格風(fēng)又吹到了衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域。

除了飛機(jī)，晶格的另一大應(yīng)用空間是太空探索，太空應(yīng)用要求所使用的材料具有很高的強(qiáng)度、剛度和耐腐蝕性，最近位于丹麥哥本哈根的一家基礎(chǔ)工程公司Adimant打印了據(jù)說是迄今為止最大的金屬晶格結(jié)構(gòu)用歐洲最大的衛(wèi)星制造商Thales Alenia Space的衛(wèi)星上。

據(jù)悉，這個含晶格的金屬結(jié)構(gòu)重量為1.7公斤，體積為134×28×500毫米。Thales Alenia Space在尋找這一晶格結(jié)構(gòu)件的打印過程中并不是一帆風(fēng)順的，他們找到的設(shè)計文件都過于龐大和復(fù)雜，使得制造商容易陷入巨大的模型和無休止的構(gòu)建文件的準(zhǔn)備中。

不僅僅是建模，當(dāng)晶格的設(shè)計趨于復(fù)雜的時候，制造方面的挑戰(zhàn)就更大了，特別是例如鈦合金這樣的材料，可以表現(xiàn)出顯著的殘余應(yīng)力，所以需要當(dāng)心在一層構(gòu)建完成后，下一層鋪粉的時候粉刷的材質(zhì)不能過于剛性，過于剛性的粉刷容易將晶格的微小結(jié)構(gòu)借助殘余應(yīng)力帶來的熱變形而將剛剛構(gòu)建好的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞掉。

△拓?fù)鋬?yōu)化3d打印部件

Adimant的經(jīng)驗(yàn)和軟件使得他們成功的幫助Thales Alenia Space解決這些問題。Adimant的創(chuàng)始人Erik Andreassen是來自丹麥技術(shù)學(xué)院機(jī)械博士，他認(rèn)為Adimant的主要能力是可以利用充分的設(shè)計自由度將金屬3D打印的優(yōu)勢發(fā)揮出來，無論是拓?fù)鋬?yōu)化還是晶格結(jié)構(gòu)，深入的金屬加工與建模知識是是由于在物理實(shí)驗(yàn)和多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與金屬Adimant的拿手好戲。

Thales Alenia Space可以說是金屬3D打印的積極引入者，2016年就在Koreasat-5A 和 Koreasat-7 衛(wèi)星上應(yīng)用了最大的天線支架，支架是采用基于粉末床的金屬激光熔融技術(shù)制造出來的，其尺寸為 447 x 204.5 x 391 mm ，重量卻只有 1.13 kg，可以稱得上是真正的輕量化部件。

△拓?fù)鋬?yōu)化3d打印部件

國內(nèi)鉑力特、中國空間技術(shù)研究院等也在晶格的建模與金屬打印方面積累了多年的經(jīng)驗(yàn)，介于復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)可以提供卓越的產(chǎn)品性能，為組件輕量化打開了廣闊的優(yōu)化空間，南極熊相信將有更多的國內(nèi)企業(yè)加入到這一陣列來。

來源：3d科學(xué)谷
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