美國航空航天局(NASA)對于高度定制化的航天器和儀表元器件的大量需求,因此3D打印技術(shù)成為其中重要的一項(xiàng)技術(shù)。目前,NASA主要在冷卻、包裝和屏蔽電子的物體上使用3D打印技術(shù)。例如,這個(gè)電池盒(見下圖)是使用熱塑性聚醚(PKK )3D打印的。這個(gè)電池盒是首個(gè)3D打印組件,現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入太空。
3D打印技術(shù)也被用于開發(fā)普通定制的電子儀器包即MINIE Pack。據(jù)了解,該設(shè)備把多種重要的功能如數(shù)據(jù)處理、電源、數(shù)字化、控制、數(shù)據(jù)處理和放大等集成為一個(gè)單一的3D芯片或芯片組。
主要研究者Beth Paquette和她的MinE Pack,圖片來源:NASA
主要研究者Beth Paquette受到了內(nèi)部研究與發(fā)展(IRAD)的資助來開發(fā)MinE Pack。“未來增材制造技術(shù)將用于電子產(chǎn)品包裝,這為包裝小型化帶來了大量的機(jī)會(huì)。” Paquette說。
Goddard太空飛行中心的技術(shù)專家Tim Stephenson與EOS北美公司合作,首次使用直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)技術(shù)開發(fā)了因瓦合金(Invar)結(jié)構(gòu),即使用因瓦金屬粉末打印3D物體。
因瓦合金號稱金屬之王,硬度不高,容易彎曲。然而,它的物理屬性非常穩(wěn)定,幾乎不會(huì)因?yàn)闇囟鹊臉O端變化收縮或膨脹。因此,它是理想的光學(xué)設(shè)備平臺(tái)和穩(wěn)定性要求比較高的設(shè)備的平臺(tái)。事實(shí)上,韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的綜合科學(xué)儀器模塊就使用了半噸因瓦合金材料。“我們的目標(biāo)是要看看是否能夠通過DMLS技術(shù)減輕這類航天器結(jié)構(gòu)的重量。” Stephenson說。
此外,大多數(shù)NASA中心已開始將3D打印用于若干實(shí)際應(yīng)用:
Goddard太空飛行中心,正投入研發(fā)資源以評估3D打印在各種儀器開發(fā)工作中的實(shí)用性。
弗吉尼亞州的Langley研究中心,已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)綠色制造工藝,被稱為電子束手繪(Electron Beam Freeform),或EBF3。它使用電子束槍,通過雙金屬絲進(jìn)料和計(jì)算機(jī)控制遠(yuǎn)程制造金屬結(jié)構(gòu),制造零部件或工具只需幾小時(shí),而不是數(shù)天或數(shù)周。
佛羅里達(dá)的肯尼迪航天中心正在研究使用原位風(fēng)化層或土壤作為原料用于構(gòu)建三維棲息地和其他結(jié)構(gòu)。
加州Ames研究中心正在探索合成生物學(xué)以用于應(yīng)用生物材料的制造。
Glenn研究中心最近與佛羅里達(dá)州的Aerojet Rocketdyne公司合作,3D打印并成功測試了RL-10火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器。
NASA馬歇爾太空飛行中心已采用3D打印技術(shù)為J-2X和RS-25火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造零部件。該中心還與Made In Space,一個(gè)硅谷的初創(chuàng)公司,合作開發(fā)一款可在外空間使用的3D打印機(jī)。預(yù)計(jì)今年10月份將送入國際空間站供宇航員使用。該中心希望宇航員能夠在太空制造所需的零備件,從而可以節(jié)省火箭寶貴的運(yùn)力。
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