1, designidé som bryter förbi begränsningarna för konventionell tillverkning
3D-utskrift av metall låter designers producera intrikata geometriska element med tidigare oerhörda frihetsgrader. Medan 3D-utskrift lägger till material lager för lager, vilket teoretiskt tillåter vilken form av föremål som helst så länge det kan definieras i en datormodell, begränsas traditionell subtraktiv tillverkning, inklusive skärning, av verktygsbanor och materialborttagning. Speciellt för rymdfarkostskomponenter är denna funktion särskilt avgörande eftersom rymdfarkoster ibland behöver integrering av mycket sofistikerade funktionella komponenter inklusive lätta strukturer, precisionsvärmeväxlare, komplexa vätskekanaler etc., som är utmanande eller dyra vid konventionell tillverkning.
Designers kan fritt maximera strukturen på komponenter med hjälp av metall 3D-utskrift för att få bästa mekaniska prestanda, värmehanteringseffektivitet eller viktbesparingar. Till exempel tillåter topologiska optimeringstekniker att drastiskt minska förbrukningen av komponentmaterial samtidigt som man uppfyller hållfasthetskriterier, vilket gör det möjligt att förbättra nyttolasten såväl som bränsleekonomin för rymdfarkoster.
2, Materialval: utöka tillämpningsområdet
Rika materialval för rymdskeppsdelar möjliggjort av 3D-utskriftsteknik av metall inkluderar bland annat titanlegeringar, högtemperaturlegeringar, rostfritt stål och aluminiumlegeringar. På grund av sin höga hållfasthet, korrosionsbeständighet, höga temperaturstabilitet och låga vikt finner dessa material omfattande användning inom flygindustrin.
Särskilt titanlegering, med sin låga densitet och stora styrka, har blivit det valda materialet för strukturella komponenter i rymdfarkoster. Fortfarande är konventionell titanlegeringsproduktion dyr och utmanande; metall 3D-utskriftsteknik kan avsevärt undanröja dessa utmaningar. Mikrostrukturoptimeringen av titanlegeringsdelar kan uppnås genom att exakt reglera utskriftsparametrarna, vilket förbättrar deras allmänna prestanda.
Dessutom möjliggör 3D-utskrift av metall användning av funktionellt graderade material eller kompositmaterial, som kan ha olika fysiska egenskaper inklusive hårdhet, densitet eller värmeledningsförmåga i olika områden, vilket är väsentligt för att uppfylla prestandakriterierna för rymdfarkostdelar i extrema omgivningar.
3, Processoptimering innebär att höja produktionskvaliteten och effektiviteten.
Att uppnå effektiv och högkvalitativ tillverkning av skräddarsydda delar beror på processoptimering av 3D-utskrift av metall. Detta omfattar exakt modifiering av utskriftsparametrar (såsom lasereffekt, skanningshastighet, skikttjocklek, etc.), bearbetning och återvinning av pulvermaterial och förbättring av efterbearbetningsoperationer inklusive värmebehandling, ytbehandling, etc.).
Konstant optimering av utskriftsparametrar hjälper till att avsevärt sänka förekomsten av brister (som porer, sprickor, etc.), vilket förbättrar delarnas densitet och mekaniska egenskaper. Metall 3D-utskrifts konstruktionsegenskaper lager för lager tillåter också att sensorer, funktionella komponenter etc. bäddas in under utskriftsprocessen, så att integrerad design och tillverkning av delar uppnås, så att monteringsstegen sänks och på så sätt förbättra pålitligheten och effektiviteten för hela systemet .
4, Praktisk tillämpning: steget från masstillverkning till prototyp
Från prototyptillverkning till massproduktion har användningen av metall 3D-utskriftsteknik vid tillverkning av rymdskeppsdelar successivt utökats. För att producera viktiga komponenter, inklusive motordelar, bränsletankar och termiska skyddssystem, har till exempel rymdorganisationer som NASA och ESA anammat 3D-utskriftsteknik. Dessa komponenter har inte bara bättre prestanda utan minskar också avsevärt tillverkningscykler och kostnader.
Dessutom erbjuder 3D-utskrift av metall möjligheter till reparationer i omloppsbana och rymdskeppsförbättringar. Astronauter kan omedelbart skapa eller ersätta trasiga delar i omloppsbana genom att bära med sig 3D-skrivare och nödvändiga råmaterial, vilket avsevärt ökar flexibiliteten och hållbarheten hos rymdfarkoster.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminum-high-performance-radiator-by-3d.html