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Incus与欧洲航天局合作,在太空中3D打印零部件

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砧骨奥地利的一家工程公司和原始设备制造商(OEM)已经与the欧洲航天局探索月球表面上可用的废金属可以用于月球电台的3D打印备件。

陶瓷3D印刷专家Lithoz.OHB系统德国空间和技术组的子公司,OHB SE,还将参加18个月的项目。Throughout this time, the partners will jointly develop and test Incus’ lithography-based metal manufacturing (LMM) 3D printing technology within a micro-gravity environment, and assess the feasibility of processing scrap metals available on the moon’s surface to produce high-quality end-use spare parts.

Incus公司首席执行官Gerald Mitteramskogler博士说:“我们Incus公司很高兴能成为一个项目的一部分,该项目将测试我们的LMM技术用于太空的能力。”“我们的解决方案可能非常适合在这样的环境中生产零件的挑战性要求。”

通过LMM生产的3D打印零件。通过砧骨的照片。
通过LMM生产的3D打印零件。通过砧骨的照片。

砧骨LMM技术

财产成立于2019年,其中包括Lithoz的研发实验室,是一名成员AM Ventures产品组合,一个屡获殊荣的3D打印技术的投资者。

该公司的LMM技术是基于缸聚合技术,如立体光刻(SLA)和数字光处理(DLP),但不同于这些工艺的是固化含有金属颗粒的材料。随后的印刷零件将进行脱粘和烧结,形成固体金属零件。Incus公司的技术能够处理“不可焊接”金属,可以处理含有20 μ m金属颗粒的材料。

Formnext 2019,该公司推出了旗舰金属3D打印机,锤子Lab35,它利用了LMM流程。该机器旨在满足制造业对3D打印工艺日益增长的需求,能够为功能原型和预系列制造提供复杂的几何形状。

Incus于2020年3月宣布首次发货进入连续生产在今年初的机器,并继续发展其客户群。

锤子Lab35。图片由Incus GmbH提供。
锤子Lab35 3D打印机。照片由Incus。

3D打印备件从月球废料

在地球上,Incus公司的LMM工艺生产的3D打印零件具有“卓越的”表面光亮度,材料性能与通过金属注射成型制造的零件相似。现在,通过与欧空局、Lithoz和OHB的最新合作,该过程的能力将在微重力环境下进行探索。

维护月球站需要持续供应商品,研究材料和设备。除此之外,如果在任务期间,各个组件发生故障,也需要备件。

这些任务期间需要自给自足,这促使欧空局调查从生产废料和报废部件中提取的现有月球表面材料的使用和再使用情况。能够使用这些资源为月球航天器和空间站制造机载和按需的备件,有助于显著降低从地球运送货物任务的成本和数量,同时最大限度地减少生产浪费。

欧洲航天局材料与工艺工程师Martina Meisnar博士说:“地球外制造是一个非常有趣的话题,欧洲航天局正在努力研究。”“我们的目标是改进这些制造概念,在地球上进行演示,并最终在太空中实现。”

项目工作流程合作伙伴希望在未来18个月内实现。通过Incus进行图像。
项目工作流程合作伙伴希望在未来18个月内实现。通过Incus进行图像。

Incus公司的LMM技术被选择用于该项目,是因为该技术能够从回收的金属废料中生产备件。合作伙伴希望这种能力能够使月球上可用的废金属回收粉末成为可能。

除此之外,LMM工艺使用膏体或悬浮体作为原料,而不依赖于使用高度球形的气体雾化粉末或支撑结构。相反,打印的组件是通过脱模过程分离的,不需要耗时的人工返工,而且对操作人员来说也是安全的。

“Incus和Lithoz开发的光刻技术可以将高精度3D打印与高性能金属和陶瓷结合在一起,同时仍然非常有效地利用资源,”Lithoz材料开发主管Martin Schwentenwein博士说。“虽然这些概念已经在地球上成功地进行了演示,但此类项目的活动对于填补技术空白和使增材制造能够在太空环境中实现至关重要。”

该项目的最终目标是评估月球表面上可用的废金属可以通过LMM加工,以在零废物过程中生产高质量的零件。在18个月的过程中,合作伙伴将探讨空间环境的限制,例如具有月球粉尘的潜在粉末的潜在污染,可能会影响印刷过程。

该项目还将评估杂质对烧结烧结的影响以及印刷部件的最终组织的结果,以确定在微再生中的LMM过程的最佳粘合剂量和类型。通过这一点,合作伙伴将寻求在空间中开发可持续的制造链,供备件生产。

“通过利用现有的月球表面材料和回收月球基本的废金属来减少我们对地球的依赖,是确保可持续解决问题的唯一解决方案,”OHB系统的人类太空飞行系统Antonella Sgambati说。

“这个项目和这个新的LMM过程将是一个重要的步骤,使这种解决方案成为现实,因为这项技术可能有机会在太空中成功运作。”

通过LMM工艺生产的3D印刷部分。通过砧骨的照片。
通过LMM工艺生产的3D印刷部分。通过砧骨的照片。

用太空材料进行3D打印

近年来,为了在月球上建立永久的存在,多个国家航天机构都增加了对增材制造的兴趣。作为结果,关于如何利用风化层等现场材料来制造月球结构的研究也在不断升级。

例如,来自布朗瑞格技术大学激光中心的汉诺威有探索3D打印月球风化层在零重力作为项目膨胀的一部分,以及德克萨斯州的建筑公司图标最近获得了美国宇航局合同开发原型非世界3D打印机能从风化层打印出太空结构。

其他地方,俄罗斯空间局俄罗斯宇航局实验3D打印结构最近,关键任务空间系统专家“红线”的一项研究被发射到月球国际空间站由美国国家航空航天局(ISS)。这项研究旨在确定3D打印风化层的可行性用于按需建造月球结构。

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特色图片显示通过LMM生产的3D打印部件。通过砧骨的照片。