3D打印天線使艦隊空間的衛(wèi)星星座計劃成為可能

3D打印在太空領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，特別是在生產(chǎn)火箭發(fā)動機和衛(wèi)星部件方面。同時，該技術(shù)也開始在天線建造方面得到應(yīng)用，這些天線無論是在地面空間還是在外太空上都可以使用。3D Systems（紐約證券交易所代碼：DDD）展示了這一前景廣闊的細分市場的諸多可能性，該公司宣布與澳大利亞的艦隊空間（Fleet Space Technologies）合作，為其Alpha衛(wèi)星星座3D 打印射頻 (RF) 貼片天線。

△射頻(RF)貼片天線由3D Systems 的應(yīng)用創(chuàng)新小組使用LaserForm AlSi10Mg和A6061-RAM2 材料打印，用于Fleet Space Technologies 的Alpha衛(wèi)星。圖片由3D Systems 提供

為此，F(xiàn)leet Space與3DSystems的應(yīng)用創(chuàng)新集團(AIG) 合作，該集團參與了3D打印半導(dǎo)體設(shè)備和渦輪機械等創(chuàng)新項目。借助Fleet Space，AIG團隊能夠為其射頻貼片設(shè)計開發(fā)完整的增材制造(AM)解決方案，包括在其DMP Flex 350金屬3D打印機上進行工藝開發(fā)和連接頭的生產(chǎn)。反過來，F(xiàn)leet Space能夠在短短三周內(nèi)實現(xiàn)其射頻天線的小批量生產(chǎn)。

3D 打印衛(wèi)星天線僅需三周

Fleet Space 意識到，增材制造對其貼片天線的生產(chǎn)至關(guān)重要，因為這些天線的設(shè)計是為了滿足公司 Alpha 衛(wèi)星的尺寸、重量和性能，同時限制了對后處理的需求。該設(shè)計的一個主要成就是為衛(wèi)星通信獲得每公斤航天器容量十倍的吞吐量。

AIG團隊開發(fā)了使用兩種不同材料3D打印天線的打印工藝：LaserForm AlSi10Mg和Al6061-RAM2。3D系統(tǒng)公司表示，DMP Flex 350的獨特真空室對該項目至關(guān)重要。這是因為低氧環(huán)境（<25ppm）導(dǎo)致了良好的表面光潔度和細微的特征細節(jié)，這是最大限度地減少信號損失所必需的。一個額外的好處是減少了氬氣的消耗。由于3DXpert軟件能夠有效地從3D模型過渡到打印部件，合作伙伴能夠在DMP Flex 350系統(tǒng)上每次3D打印55根射頻貼片天線。

內(nèi)部金屬3D打印

為了執(zhí)行內(nèi)部生產(chǎn)，F(xiàn)leet Space公司已經(jīng)購買了自己的DMP Flex 350，供其位于阿德萊德市貝弗利的總部使用。在那里，這家澳大利亞公司將使用激光粉末床熔融（PBF）系統(tǒng)，為其目前正在開發(fā)的140顆阿爾法衛(wèi)星群3D打印射頻貼片天線。該公司表示，利用由其衛(wèi)星星座提供的環(huán)境噪聲斷層掃描技術(shù)，它可以以最小的生態(tài)破壞來尋找自然資源。

3D Systems航空航天與國防部門副總裁Michael Shepard博士說："我們與艦隊空間技術(shù)公司的合作是3D Systems幫助我們的航空航天客戶加速創(chuàng)新和降低其增材制造應(yīng)用開發(fā)風險的又一個例子。我們通過與客戶合作，提供具有合適硬件、材料、軟件和服務(wù)的應(yīng)用解決方案，以滿足他們的需求。在這種情況下，我們已經(jīng)能夠幫助艦隊空間技術(shù)公司在很短的時間內(nèi)為他們的衛(wèi)星硬件帶來一個合格的生產(chǎn)工藝�！�

艦隊空間技術(shù)公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Flavia Tata Nardini說："艦隊的阿爾法星座代表了我們在釋放真正的全球連接潛力的使命中的一個重大飛躍，這樣做為各種應(yīng)用創(chuàng)造了全球利益，如使關(guān)鍵礦物的搜索更加可持續(xù)和可行。為了實現(xiàn)這一目標，我們不斷努力尋找更多的方法來制造我們的技術(shù)，以規(guī)模和經(jīng)濟可行的方式提供卓越的質(zhì)量。與3D系統(tǒng)公司的AIG一起，我們正在南澳大利亞州阿德萊德的世界級工廠釋放增材制造的非凡潛力。這項技術(shù)將使我們的員工能夠創(chuàng)建生產(chǎn)流程，實現(xiàn)艦隊在阿爾法星座發(fā)射140多顆低地球軌道衛(wèi)星的雄心。"

為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供動力

為140顆衛(wèi)星組成的星座每次制造55根天線，這對于以前認為只能制造一次性零件和原型的技術(shù)來說是一個顯著的突破。正是在這些利基應(yīng)用中增材制造正首次突破性地進入生產(chǎn)階段，非增材技術(shù)制備的話成本會很高，而且部件的幾何形狀很復(fù)雜。Arcam公司能夠?qū)⑵浼夹g(shù)應(yīng)用于髖關(guān)節(jié)植入物的批量生產(chǎn)，將零件堆疊在一起，我們現(xiàn)在看到類似的策略應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。

△Fleet空間技術(shù)公司正在委托他們的DMP Flex 350打印機為其Alpha星座的140多顆衛(wèi)星生產(chǎn)射頻貼片天線。圖片由3D系統(tǒng)公司提供。

特別是私營航天業(yè)，已經(jīng)證明是有利可圖的。根據(jù)SmarTech Analysis的 "商業(yè)空間的3D打�。核饺丝臻g行業(yè)的增材制造生態(tài)系統(tǒng) "報告，私人空間的3D打印部件的整體價值預(yù)計在2026年達到21億美元，到2031年達到54億美元。