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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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太空中的3D打印:易格斯直線模組在零重力條件下生產(chǎn)備件

在把用于太陽能電池板或衛(wèi)星天線的桁架通過運(yùn)載火箭送到太空的過程中,它們要承受較高的負(fù)荷。AIMIS-FYT學(xué)生團(tuán)隊(duì)正在研究一種3D打印工藝,以簡化復(fù)雜的運(yùn)輸過程,加快構(gòu)件生產(chǎn)速度。未來,在太空中生產(chǎn)構(gòu)件將成為可能。為了在零重力條件下開展實(shí)驗(yàn)測試,這些學(xué)生組建了一臺3D打印機(jī)。他們選擇的驅(qū)動(dòng)技術(shù)是由易格斯提供的免維護(hù)輕量化drylin SAW直線模組。

目前把設(shè)備運(yùn)輸?shù)教罩械倪^程過于昂貴,且效率不高。這是因?yàn)闃?gòu)件的設(shè)計(jì)首先要考慮到是否能夠承受航天器發(fā)射階段的高負(fù)荷。但在后續(xù)的實(shí)際操作階段,這些構(gòu)件尺寸又會過大。運(yùn)載火箭造價(jià)高昂且空間有限,所以亟需提出替代解決方案。來自慕尼黑的學(xué)生團(tuán)隊(duì)AIMIS-FYT接受了這一挑戰(zhàn),正在研究一種3D打印工藝——可以在太空中經(jīng)濟(jì)高效地制造構(gòu)件,這也是他們航空航天工程學(xué)位課程中的一部分。為此,學(xué)生們選擇了光敏樹脂和能使樹脂變硬的紫外線。他們必須設(shè)計(jì)并組建一臺3D打印機(jī),用于在零重力條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。這些年輕的工程師找到運(yùn)動(dòng)塑料專家igus,并在drylin SAW直線模組系列中獲得了他們所需的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。線性模塊被應(yīng)用在打印機(jī)的兩個(gè)Z軸和一個(gè)X軸上,從而構(gòu)成中央驅(qū)動(dòng)裝置。直線模組是由鋁合金導(dǎo)軌和高性能工程塑料制成的免潤滑滑動(dòng)元件組成,重量較輕,因此特別合適。雖然igus滑動(dòng)元件是免潤滑且耐臟污的,但為了進(jìn)一步優(yōu)化直線滑塊之間的間隙,這些年輕的工程師選擇了可調(diào)節(jié)軸承。為了確保打印線材可以旋轉(zhuǎn),打印機(jī)中安裝了一個(gè)帶蝸輪的緊湊型robolink D旋轉(zhuǎn)軸。

在真實(shí)條件下測試成功

為了測試打印機(jī)和打印工藝,學(xué)生團(tuán)隊(duì)申請了歐洲航天局的FlyYourThesis!項(xiàng)目,并成功入選。拋物線飛行于2020年11月和12月進(jìn)行。飛機(jī)爬升到頂點(diǎn)準(zhǔn)備傾斜下降時(shí)產(chǎn)生微重力,與太空中的失重狀態(tài)非常相似。這是實(shí)際測試打印機(jī)的理想條件?!爸本€模組在所有試驗(yàn)中都能無故障運(yùn)行,因此我們能夠在每次拋物線飛行中打印出小桿狀和小架狀部件。“AIMIS-FYT團(tuán)隊(duì)的Torben Sch?fer興高采烈地告訴我們。

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免維護(hù)的drylin SAW直線模組是3D打印機(jī)的核心元件。它們能確保通過可調(diào)節(jié)軸承獲得精確的打印結(jié)果。

igus的“支持年輕工程師”計(jì)劃推動(dòng)創(chuàng)新項(xiàng)目

自推出“支持年輕工程師(yes)”計(jì)劃以來,igus為AIMIS-FYT等很多項(xiàng)目提供了支持。igus希望通過大學(xué)支持計(jì)劃為師生提供免費(fèi)樣品、大學(xué)優(yōu)惠和贊助,助力創(chuàng)新項(xiàng)目的研發(fā)。關(guān)于大學(xué)支持計(jì)劃的更多信息,請?jiān)L問 www.igus.com.cn/yes。

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拋物線飛行中會出現(xiàn)微重力,與太空中的失重狀態(tài)非常相似。這是測試3D打印機(jī)的理想條件。

審核編輯(
王靜
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