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让卫星“瘦身”,为火箭助燃!3D打印在航空航天领域大展拳脚

来源:智慧城市网整理
2022/12/16 10:48:5552669
  【智慧城市网 时事聚焦】作为第三次工业革命制造领域的代表技术,3D打印的发展时刻受到社会各界的广泛关注。3D打印具有轻量化、低成本、快速研制等特点,正好与航空航天产品的需求“不谋而合”。由于二者契合度颇高,因而航空航天被认为是全球3D打印增长最快的应用领域之一。据MARKETS&MARKETS预测,2022年航空航天3D打印市场的全球规模将达211亿元,拥有广阔的应用前景。
 
  近年来,随着增材制造技术研究的稳步推进,3D打印创新应用成果不断显现,在火箭、卫星、探月、探火等领域大展拳脚,不仅让卫星“瘦身”,为火箭助燃,还为“神十四”保驾护航……在“斤斤计较,克克黄金”的航天领域展现了显著的应用优势。
 
  “量身定制”座椅,为“神十四”保驾护航
 
  12月4日,神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。在此次任务中,保障航天员出舱的专用移送坐椅由来自重庆市两江新区的创新团队“量身定制”。相比以往几代座椅的设计,此次设计团队利用先进的3D打印技术和碳纤工艺等,为专用出舱座椅解决诸多的技术与工艺难题,满足了严苛的航天任务需求,圆满完成此次航天保障任务。
 
  据悉,“神十四”专用座椅“升级版”,满足了航天员从坐立到平躺的舒适支撑,提供了从乘坐到抬送多状态转换的便捷操控,完成了从轻量化到安全性的平衡和验证。
 
  实现轻量化,让卫星“瘦身”30%以上
 
  日前,第二届增材制造(3D打印)研究前沿国际会议在南京召开,会上展示了众多3D打印领域的新技术和新成果。其中,3D打印微纳卫星格外吸睛,虽然外表看上去就是一个四四方方的盒子,并无特别之处,但内里却“大有乾坤”。
 
  对于航空航天装备而言,减轻重量是不变的主题,3D打印技术的应用,让卫星“瘦身”的同时,也丰富了它的“内涵”。虽然这颗卫星模型的体积仅10立方厘米,内部却容纳了多个不同功能的元器件。一体化3D打印技术的拓扑设计、晶格设计等轻量化设计技术,可以在卫星内部结构上重新布局,从而可以实现卫星轻量化。
 
  用3D打印出一体化研制的微纳卫星,体积可减少30%以上,功能密度提升30%以上。这样一来,不仅可以降低成本,为批量化生产卫星提供基础,还可以搭载更多的卫星载荷,进行更多的空间试验。据悉,目前3D打印技术在微纳卫星研究方面越发成熟,仅南京理工大学就发射了十几颗。
 
  固体推进剂,为火箭发动机提供燃料
 
  近日,随着X-Bow的Bolt火箭成功发射,空间技术专家X-Bow Systems成功完成3D打印的固体推进剂技术测试。X-Bow公司称该推进剂采用了分离的创新模块化架构,从根本上改变了现有固体火箭发动机的制造和集成工艺,大幅降低了助推器和导弹的火箭发动机价格。
 
  由于固体火箭推进剂不易降解,可以长时间储存。由固体推进剂驱动的火箭,往往被用作提高有效载荷能力的助推器,或用于将更轻的有效载荷发射到低地球轨道(LEO)。该公司还表示,这种推进剂与发动机和飞行器是不同的,因为采用3D打印技术,允许它们快速迭代,并根据任务特定的参数进行定制,能以一种传统制造无法实现的方式“独特地优化”。
 
  结语:未来,随着科技水平的提高,相信3D打印技术在航空航天领域将有更大的作为。航空航天行业也将借助3D打印飞得更高、更远。

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