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美尝试用3D打印技术制造太空摄像机

导读: 预计到今年9月末,美国国家航空航天局(NASA)将制造出迄今首台零部件几乎全部由3D打印而成的太空摄像机。

  预计到今年9月末,美国国家航空航天局(NASA)将制造出迄今首台零部件几乎全部由3D打印而成的太空摄像机。NASA戈达德太空飞行中心航空工程师杰森·巴蒂诺夫说:“据我所知,我们是第一个尝试建一台完全由3D打印的仪器。”

  3D打印也称为增材制造,在3D计算机辅助设计(CAD)模型的指令下,由计算机控制激光熔融金属粉末再凝聚在一起。由于部件是一层层打印的,还能设计打印部件内部结构,这是传统制造方法做不到的。

  由戈达德“国际研究与发展”(IRAD)计划资助的这一多交叉项目研制的是一台全功能的50毫米摄像机,其外管、挡板和光学架都将作为整体结构打印出来,整个大小适配CubeSat小卫星;镜子和玻璃透镜则用传统方法制造。该摄像机将于明年接受振动和热真空测试。

  项目的目标并不是让它们上天,至少现在还不是。巴蒂诺夫说:“这只是个‘探路者’。要制造用作科学仪器的望远镜,通常有几百个部件,过程复杂又昂贵。3D打印能减少所要制造的部件总数,部件形状也能更随意,不受传统粉末冲压的限制。”

  望远镜设计为50毫米,用铝钛粉来制造4个不同的部分。如果用传统方法,制造的部件数量是3D打印法的5到10倍;而根据仪器挡板的角度排列,用传统方法不可能做成一个整体。

  摄像机完成组装后,就准备进行太空品质测试,计划用时3个月。巴蒂诺夫说:“基本上,我想证明增材制造的仪器也能飞。”

  此外,他还想证明,用铝粉也能生产3D打印的望远镜镜子。铝表面多孔透气,很难抛光得像镜子一样。巴蒂诺夫计划先定制一个装在50毫米仪器上的未抛光3D打印镜面,把镜片放入一个充满惰性气体的压力舱。当气压增加,气舱变热,会挤压镜面,减少表面孔隙度,这一过程叫做高温等静压。“这一过程,再结合表面沉淀铝薄层和戈达德开发的铝稳定热处理工艺,将能制造出3D打印的金属镜。”巴蒂诺夫说。

  明年,他还计划实验因瓦合金打印的仪器部件。这种合金具有极高的形状稳定性,是制造超稳定、轻质望远镜骨架和其他仪器的理想材料。

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