世界最大3D列印零件!將隨衛星送上太空 能裝下74加侖咖啡
洛克希德·馬丁公司打破了世界上最大的3d列印零件的紀錄。
這位航空巨頭製造了一個3d列印鈦容器,用於直徑為46英寸(約4英尺)的衛星燃料箱。
在鈦圓頂之前,洛克希德·馬丁公司最大的3d列印部件是一個烤麵包機大小的電子外殼,用於高級的高頻衛星項目。
(圖源:Lockheed Martin)
這個容器總共由三部分組成:兩個3D列印的圓頂,起到蓋子的作用,以及一個鈦圓柱體作為容器的主體。
這些高壓儲罐被部署在發射的衛星上以攜帶燃料,包括洛克希德·馬丁公司的2100通訊衛星。
包括中間的箱體,這個容器大約有95英寸(8英尺)高。
洛克希德·馬丁公司表示,3d列印技術使公司在用比以往更高效、更經濟的方式建造關鍵部件方面取得了長足的進步。
傳統上,要保證造出一個直徑4英尺、直徑4英寸的鈦制圓頂至少需要一年的時間。
但是3d列印已經消除了這種較長時間的需求,同時減少了浪費的材料。
洛克希德·馬丁公司表示,為了更好地直觀表示圓頂的大小,這個容器可以裝下74加侖的咖啡、530個油光發亮的甜甜圈、31萬個M&M巧克力豆或6225個乒乓球。
洛克希德馬丁太空公司執行副總裁里克·安布羅斯(Rick Ambrose)在一份聲明中說,迄今為止,從這個我們有史以來造過的最大的3d列印部件可以看出,我們正致力於一個未來,在那裡我們生產的衛星速度是現在的兩倍,但成本只有一半。
「例如,我們將建造圓頂的時間縮短了87%,將總交付時間從兩年縮短到三個月。」
洛克希德·馬丁公司指出,3d列印所用的鈦和實物一樣堅固、重量也很輕,但公司的工程師們仍在加倍努力,以確保它能夠經受反覆的惡劣環境。
具體來說,圓頂必須足夠堅固,能夠承受「發射的嚴峻性」,以及在太空真空中長達10年的任務。
洛克希德·馬丁公司是第一家將3D列印部件用於航天器的公司。
在美國國家航空航天局的「朱諾」任務中,它首次將列印出來的零部件送入了太空。
洛克希德·馬丁公司表示,從那時起,該公司已經生產了數千個用於製造工具和原型的零部件。
然而,美國能源部的橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)獲得了造出世界上最大的3d列印物體的頭銜。
2016年,橡樹嶺(Oak Ridge)為飛機機翼設計了一款3d列印工具,長17.5英尺,寬5.5英尺,高1.5英尺。
該工具是用碳纖維和熱塑性材料印刷的,印刷時間約為30小時。
3D列印技術最初由工程師和物理學家查克赫爾(Chuck Hull)在上世紀80年代發明,也被稱為「增材製造」技術。
類似於噴墨印表機是如何將單個的墨水點添加到圖像中,3D印表機根據數字文件在需要的地方添加材料。
根據位於田納西州的橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)的數據,許多傳統的製造過程都需要削減多餘的材料來製造零件,這將導致每一磅有用材料的損耗高達30磅(13.6公斤)。
相比之下,一些3d印刷過程能使大約98%的原材料用於最終完成的產品,這種方法可以用於使用塑料和金屬粉末製造小部件,有一些還嘗試了巧克力和其他食物,以及類似於人類細胞的生物材料。
3D印表機已經被用於生產從假肢到機器人的所有產品,這個過程遵循以下基本步驟:
·使用計算機輔助設計(CAD)軟體創建3D藍圖;
·準備印表機,包括重新填充原材料,如塑料、金屬粉末和粘合液;
·通過機器啟動列印流程,從而構建對象;
·3D列印過程可能會有所不同,但材料擠壓是最常見的,它的工作原理就像膠水槍:列印材料被加熱直至液化,然後通過列印噴嘴擠壓;
·使用數字文件中的信息,設計被分割成二維的橫截面,這樣印表機就知道把材料放在哪裡;
·噴嘴將聚合物沉積在薄層中,通常為0.1毫米(0.004英寸)厚;
·聚合物迅速凝固,在構建平台降低、列印頭噴出另一層之前粘結在下面的層上(根據對象的不同,整個過程可能需要幾分鐘到幾天的時間);
·列印完成後,每個對象都需要一些後期處理,從將對象從構建平台上拆下來到移除支持,再到去除多餘的粉末。
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