3D打印技术在空间站梦天实验舱上的应用

面对梦天实验舱次结构减重需求，提出了面向3D打印技术的次结构拓扑优化设计的方法，完成并掌握了3D打印次结构从设计、工艺、制造、检验等全周期的研制流程。在梦天实验舱发射载荷条件下，通过结构有限元分析及试验验证，对3D打印次结构性能进行了考核。结果表明:在具有一定强度和刚度裕度的前提下，支架减重效果较为明显，面向3D打印技术的次结构拓扑优化设计的方法具有广阔的工程应用前景。     

3D打印技术在航天复合材料制造中的应用

作为新型材料,复合材料在航天领域有较为广泛的应用,很多航天器的结构都会应用到复合材料。航天结构制造中,将复合材料与3D打印技术结合则有事半功倍的作用。文章阐述3D打印技术的原理及能够用于复合材料的3D打印技术,介绍热塑性和热固性短切纤维、连续纤维的3D打印技术,针对3D打印复合材料制造缺陷,给出3D打印技术的未来发展方向。     

3D打印技术在航天复合材料制造中的应用

复合材料作为新一代结构材料已大量应用在航天遥感器结构中,如相机支架、承力框、遮光罩等。低成本、高效率的制造技术是进一步推进复合材料应用的重要途径,三维(Three dimension,3D)打印技术的出现为复合材料的低成本快速制造提供了可能,随着技术的发展,复合材料的3D打印技术逐渐成为该技术的一个新兴领域。文章介绍了以纤维增强树脂基复合材料为打印材料的3D打印技术的研究情况,结合航天遥感器用复合材料产品的特点对3D打印技术在航天复合材料产品制造上的应用进行了分析。     

科技成果

<正>从液池中快速进行3D打印据2015年3月20日报道,研究人员研制出从液池中快速、持续地进行3D打印技术。固形物可从液体中被抽出,几分钟内就可打印出相应部件,而普通3D打印则需几个小时。其关键在于源材料液池与被打印的固形部件间创建一个含氧的"死区"。在这个死区内不会发生固化,相反固形物的向上移动能不断地将液体从液池中抽出;接着会通过在死区上的液体固化而被打印出来。该技术或被用来打     

首个太空3D打印件诞生

<正>国际空间站上的一台3D打印机2014年11月24日打印出了首个部件。支持者称,这为未来宇航员在飞船和其它星球上打印所需备件迈出了关键一步,有望让人类迎来地外制造的新时代。站上这台打印机由加州太空制造公司设计建造,是NASA和太空制造公司"3D打印"合作项目的一部分,9月份由太空探索公司的"龙"货运飞船送到站上,11月17日由站上宇航员安装到"微重力科学手套箱"内。它打印出的首个部件是一     

太空中的“3D打印”

近日,一则NASA将向国际空间站运送一台3D打印机的消息引发了人们对3D打印技术的高度关注。3D打印新技术的产生,或许会改变长期以来依靠飞船为国际空间站输送物资现状。试想,未来的航天员上天可以什么都不用带,只需要带一部3D打印机即可,到了太空,需要什么零件,喜欢吃什么,都可以自己打印出来,那么移民太空似乎又多了一层保障。     

NASA用3D打印成功制造9吨推力的发动机喷嘴

<正>据中国航天网消息,2013年8月22日,NASA的3D打印火箭发动机喷嘴成功通过点火试验,产生了创纪录的9吨推力。NASA设计的火箭发动机喷嘴由位于美国得克萨斯州的Directed Manufacturing公司制造,使用"选择性激光熔融"3D打印工艺,将镍铬合金粉末逐层堆积熔化,形成仅由两个零件组成的喷嘴。     

美一创企要3D打印整枚火箭

正3D打印(又称增材制造)无疑已成为航空航天业的一项重要技术。越来越多的厂家正在采用这项技术来制造卫星和火箭部件,因为它能造出比用传统工艺更轻或更省钱的部件,甚至能造出采用传统工艺造不出的部件。而有一家初创企业正在把这项技术运用到极致。最近才走出隐身模式的这家企业名为相对论空间公司,位于洛杉矶。它打算利用3D打印来生产整枚火箭,声称这样做的效费比将高于采用传统制造工艺。在该公司只有20多岁的共同创始人和首席执行官埃利斯看来,整箭打印绝对有其道理。他最近接受采访时说,这是3D打印技术     

一种基于3D打印技术的太赫兹天线设计

太赫兹天线工作频率高(100GHz～10THz),对加工、装配精度要求严苛。合理有效的天线结构设计是太赫兹天线工程化亟待解决的技术难题之一。文章结合型号研制了一套工作在93.9GHz的太赫兹天线,并采用3D打印技术,详细阐述了天线结构、各组成结构材料和关键点,并根据使用环境,对天线结构进行了验证和电性能测试。地面试验结果表明,整套天线满足各项指标要求,也验证了该天线结构设计的合理性和有效性。本设计的创新点是极小尺寸双反天线的3D打印设计与工艺,且工艺方法和设计思路具有普遍性。基于3D打印的太赫兹天线将在航天领域得到越来越广泛的应用。     

3D打印与机械加工喷嘴的雾化特性对比研究

为清楚阐明3D打印技术是否可应用于加工火箭发动机的关键部件——喷嘴,及加工方式会对推进剂的流动雾化产生何种影响,对相同结构的机械加工喷嘴与3D打印喷嘴的喷雾特性进行了冷态试验对比研究。基于背景光成像技术采用高速相机获得瞬态的喷雾图像,以及激光散射技术采用马尔文测量液滴粒径尺寸分布。研究发现:机械加工喷嘴同轴度普遍较差,喷嘴重复性较低,喷雾存在偏斜、分散等喷雾空间分布不均问题;3D打印喷嘴表面粗糙度较高,使得喷嘴流量系数比设计值低3%左右;在喷嘴同轴度较好的前提下,加工方式对雾化锥角及雾化粒径影响较小。     

航天科技创新与3DITEP技术（下）

三、创新技术产品应用 航天科技需要创新,需要3D打印技术的助推。航天器上使用的高性能金属构件激光成形技术是以合金粉末为原料,通过激光熔化逐层沉淀,从零件数模一步直接制造出“近终形”高性能大型构件的技术。这一技术由美国于1992年首先提出并迅速发展。由于高性能金属构件激光成形技术对大型钛合金高性能结构件的短周期、     

报告：太空3D打印短期难成气候

美国国家研究委员会（NRC）航空航天工程委员会7月18日发表报告,称眼下正在走红的3D打印技术短期内可能并不会引发一场太空制造革命。这项技术又称增材制造。报告称,增材制造技术的具体效益和潜在应用范围尚未得到确定,其近期能力被明显夸大。不过,虽对这项技术态度谨慎,但报告仍认为3D打印有朝一日确实可能会使航天设备设计发生革命。     

均匀金属微滴打印大高径比金属针肋及其形貌预测

散热器是航天器热控系统的核心部件,采用金属微针肋阵列结构的散热器具有优良性能,能够极大提升散热效率。但微小金属针肋结构有大长径比、弱刚度的特点,切削或铸造等传统成形方法存在切削受力变形、难以填充型腔或脱模等不利因素,使得微针肋阵列高径比受到制约。本文提出均匀金属微滴3D打印直接成形大高径比金属微针肋方法,研究了基板温度、液滴沉积温度与液滴最终形貌的关系,建立了沉积液滴形貌以及微针肋轮廓预测模型,实现了针肋形貌的预测。在相应参数下以锡铅合金为材料进行了微滴打印试验,打印出直径为394μm、高径比超过100的金属微针肋,为将来航天器用高效微针肋散热器的3D打印新途径奠定了基础。     

用于大功率航天器的3D打印钛水热管设计及试验研究

针对应用于空间核动力及大功率航天器的高温热排散技术,介绍了一种基于3D打印增材制造技术的钛水热管,满足100～300℃温区热量的远距离传输需求。该热管壳体及毛细芯结构通过3D打印技术一体成型,解决了中高温热管在制造方面的诸多难题。文章对热管的传热能力进行了理论分析,分析结果表明热管在180～250℃区间内传热能力最佳,同时搭建了热管启动以及传热能力的试验验证平台,对热管在水平以及逆重力姿态的传热能力进行了试验验证,并与理论分析结果进行了比较。试验结果表明:3D打印技术可成功应用于槽道热管的制造。该钛水热管后续将应用于航天器高温热排散系统的地面演示系统中,用于连接高温两相流体回路冷凝器和碳纤维材料辐射板。     

模拟月壤激光熔融成型工艺参数试验初探

月壤3D打印可以实现月球的原位资源利用,有望成为月球基地建设和持久运营维护的关键技术手段。文章综述了模拟月壤激光3D打印方法的研究现状,搭建了以CUG-1A模拟月壤为原料的激光熔融成型原理试验系统,并开展了常规环境工艺参数的初步试验。结果显示:激光功率和扫描速度影响激光熔融深度和直径,是模拟月壤激光熔融成型的关键工艺参数;模拟月壤熔融成型过程易出现孔洞、球化等典型缺陷,需要进一步对月壤激光相变机理和上述成型工艺参数进行解析优化。     

选择性激光熔凝（SLM）技术将用于下一代重型运载火箭

据NASA网站2012年11月6日报道，选择性激光熔凝（SLM）技术（一种类似于3D打印的技术）将被NASA运用于下一代火箭的建造中。NASA马歇尔航天飞行中心的科学家和工程师们将采用这种先进技术制造复杂的金属零部件，用于航天发射系统（SLS）重型运载火箭。     

微计算机自动处理和识别X光片上焊缝缺陷的研究

本文采用微计算机图象处理系统对Ｘ光片上焊接缺陷进行了自动处理和识别的研究。设计了加权模块数字滤波器，有效地消除了图象噪音。提出了“选择线性放大”方法，扩大了图象缺陷部分灰度的对比度。利用Ｘ光图象灰度的双峰分布特征，实现了“谷点”自设门坎值的画象二值化自动处理方法。 本文根据微计算机和Ｘ光图象特点，设计了“双树枝状”多级分类识别系统。并研究出 “缺陷边缘自动跟踪”、“缺陷边缘光滑程度度量”、“缺陷几何形状测量”等图象特微函数提取技术，成功地提取了自动识别焊缝缺陷所需的特徵。 经试测，本系统能可靠地自动识别气孔、夹渣、裂缝、未焊透等各类焊接缺陷，以及多个、多类缺陷的同时识别，并可在ＣＲＴ上显示和打印机上打印识别结果。图象处理和识别的全过程为１４秒。     

镁合金电子舱体浇注系统设计与快速熔模铸造

为了满足航天器大型复杂薄壁镁合金构件减重与快速制造需求,以某镁合金电子舱体为例开展了熔模铸造工艺研究。通过选区激光烧结(SLS)3D打印技术制备了舱体熔模,设计了3种浇注系统,采用ProCAST软件对舱体的低压铸造过程和铸造缺陷进行了模拟。研究结果表明,3D打印的聚苯乙烯熔模在烧除过程中未导致型壳胀裂问题的出现。低压铸造结合缝隙式浇注系统可满足镁合金熔体的平稳充型和完全补缩,实现了镁合金舱体铸件的快速熔模铸造成形。     

基于3D打印技术的微波开关设计与实践

文章介绍了一种基于3D打印技术的R型波导开关的设计方法,并对影响微波开关性能指标的射频参数、切换时间进行了验证。验证结果表明,微波开关的射频指标无恶化,切换时间缩短,微波开关可靠性得到提升。通过3D打印技术的应用,减轻开关重量17%以上,生产周期缩短60%以上。文章论述了微波开关射频指标、切换时间的设计过程和验证结果,解决了X频段R型波导开关切换时间长和重量大的不足,为波导微波开关制造提供了一种新的途径。     

“三叉戟—1”(C—4)导弹研制动态

“三叉戟”导弹是目前美国海军正在研制的潜艇发射的战略弹道导弹。它有两个型号:“三叉戟—1”(C—4)和“三叉戟—2”(D—5)导弹。“三叉戟—1”导弹预计1979年服役,射程为8500公里。(当正常负荷时射程为6400公里,减轻负荷时射程为9700公里,正常负荷时是由8～10个多弹头组成)。“三叉戟—2”(D—5)导