“斤斤計較” 3D打印讓衛(wèi)星更精巧

2022-12-05 14:47:36化工儀器網(wǎng)閱讀量：26616      我要評論

　　【包裝印刷產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 國內(nèi)新聞】航天技術(shù)是人類智慧的結(jié)晶，同時也象征著人類對于宇宙的渴望。而航天技術(shù)的發(fā)展則影響著人類涉足宇宙的距離，因此一直以來受到了人們的高度重視。在航天技術(shù)中，人造衛(wèi)星(以下簡稱：衛(wèi)星)又是一個非常重要的領(lǐng)域。作為一種無人航天器，衛(wèi)星是目前人類探索宇宙、在宇宙中進行研究工作以及從宇宙監(jiān)測地球或其他星球的重要工具。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量約占航天器發(fā)射總數(shù)的90%以上。

　　但從另一個角度來說，衛(wèi)星同時也是航天科研中發(fā)展受阻較為嚴重的一個領(lǐng)域。盡管就目前而言，衛(wèi)星發(fā)展速度快、發(fā)射數(shù)量多并且用途廣泛，但是隨著衛(wèi)星網(wǎng)絡的不斷完善以及人類涉足宇宙的距離越來越遠，衛(wèi)星對于功能以及性能的需求也開始越來越高。但是體積和重量卻成為了限制衛(wèi)星進一步提升的干擾因素。衛(wèi)星的重量每增加一點，它的費用以及發(fā)射難度就會提高很多。而更重要的一點是，為了提升衛(wèi)星的性能，就需要增加或者精進衛(wèi)星的載荷，而衛(wèi)星載荷也是衛(wèi)星重量的來源。

　　那么這一干擾因素有沒有突破口呢？答案自然是有。事實上，目前衛(wèi)星對于空間的利用并沒有達到飽和，而衛(wèi)星中的結(jié)構(gòu)材料是優(yōu)化衛(wèi)星體積以及重量的關(guān)鍵所在。

　　衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)材料并不具備功能性，其主要作用是將衛(wèi)星的元器件組裝在一起，因此許多時候只需要考慮強度問題便可以了。換言之如果能夠?qū)ふ业街亓扛p的結(jié)構(gòu)材料，那么在不改變原本載荷、不降低衛(wèi)星功能性的前提下，就可以實現(xiàn)衛(wèi)星的減重了。不過事實上，這還不是全部。為了考慮裝配，目前的衛(wèi)星制造模式是將其中各個模塊分離制造，再裝配集成，這種類似模塊化的設計其實會浪費一部分的結(jié)構(gòu)空間。因此如果將各個獨立的模塊直接在結(jié)構(gòu)材料生產(chǎn)的過程中直接以更加優(yōu)化的布局安裝進去，就能夠?qū)崿F(xiàn)電路、元器件和功能材料的一體性，這樣同樣可以減少結(jié)構(gòu)材料的使用從而起到減重的目的，并且還能有效的縮小衛(wèi)星體積。

　　那么如何來實現(xiàn)這些呢？3D打印或許是現(xiàn)階段一個合理的方案。在醉經(jīng)南京舉辦的第二屆增材制造研究前沿國際會議中就提到了關(guān)于3D打印在航天領(lǐng)域的應用，其中微納衛(wèi)星就應用了3D打印，將微納衛(wèi)星的導電線路內(nèi)生成型于結(jié)構(gòu)體內(nèi)部，再嵌入一些功能載荷，實現(xiàn)“結(jié)構(gòu)—電路—器件”一體化3D打印制造，從而有效的實現(xiàn)了衛(wèi)星的體積以及，真正意義上，在寸土寸金的航天器上實現(xiàn)了進一步的“地”盡其用。

　　不過與此同時，這項技術(shù)的成熟也標志著新挑戰(zhàn)的到來。盡管3D打印在航天器制造中是可行的，但是在實際使用中，針對3D打印的耗材浪費，以及打印結(jié)構(gòu)在極端太空環(huán)境下的牢固性或者說強度問題卻無法獲得絕對的肯定。因此在未來的發(fā)展中除了探討衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，關(guān)于3D打印在內(nèi)，新型制造技術(shù)本身的發(fā)展也是一個重要課題，關(guān)乎著能不能讓衛(wèi)星有更多的提升。

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