3DCeram將為ThrustMe的太空推進系統(tǒng)提供 3D 打印陶瓷零件

2023年7月5日，南極熊獲悉，法國3D打印原始設備制造商（OEM）和服務商3DCeram被選為法國太空推進器制造商ThrustMe的官方供應商，來為其太空推進系統(tǒng)提供 3D 打印陶瓷零件。

ThrustMe 現(xiàn)在將尋求利用3DCeram 在陶瓷增材制造方面的專業(yè)知識，并挖掘陶瓷材料在航空航天應用中的潛力。ThrustMe 的 3D 打印陶瓷方法旨在克服傳統(tǒng)制造材料和技術的局限性。該公司聲稱，陶瓷增材制造提供了比傳統(tǒng)制造更緊湊、更高效、更可靠的解決方案。

3DCeram 銷售代表 ArnaudRoux 評論道：“就 3DCeram 而言，我們?yōu)榕cThrustMe 的合作感到自豪，因為 3D 打印陶瓷組件已成功送入太空，這標志著增材制造應用的一個重要里程碑。這還標志著一個可以高效生產(chǎn)復雜和定制零件的新時代，超越了傳統(tǒng)的制造限制。這一重大進步不僅驗證了 3D 打印作為生產(chǎn)工具的可行性，而且激勵我們進一步發(fā)展并釋放未來的巨大可能性�！�

△3DCeram 3D 打印機。 照片來自 3DCeram。

ThrustMe 轉(zhuǎn)向增材制造

ThrustMe 成立于 2017 年，已成為新太空領域的關鍵參與者之一，專門從事電力推進系統(tǒng)的小型化。

“新太空”時代是指在私營公司的推動下，航天工業(yè)取得的最新發(fā)展和進步。ThrustMe 產(chǎn)品經(jīng)理 Elena Zorzolli Rossi 表示，快速的技術進步推動了太空商業(yè)化的不斷發(fā)展。佐佐利·羅西 (Zorzolli Rossi) 聲稱，公司需要承擔更多風險、快速迭代并嘗試新想法，以進一步發(fā)展航天工業(yè)。Zorzolli Rossi 補充道：“整個生產(chǎn)鏈需要做好準備以滿足新空間成本或交貨時間�！�

2020年，ThrustMe在太空中成功演示了世界上首次以碘為燃料的電力推進系統(tǒng)。ThrustMe 現(xiàn)在主要向主要衛(wèi)星發(fā)射廠商供貨，并開設了一個新的生產(chǎn)設施，每年能夠生產(chǎn)365 種產(chǎn)品。

Zorzolli Rossi 表示，經(jīng)過長期的研究探索，ThrustMe選擇采用 3D 打印來制造推進器中的特定部件，這一決定考慮到了許多使增材制造優(yōu)于傳統(tǒng)制造方法的因素。

Zorzolli Rossi 解釋道：“首先，航天工業(yè)通常需要生產(chǎn)復雜的形狀，而這些形狀無法通過傳統(tǒng)的加工方法輕松獲得。在 ThrustMe，我們不僅談論復雜性，還談論小型化，這是我們產(chǎn)品開發(fā)的關鍵要求。在這種情況下，3D 打印提供了一種變革性的解決方案，能夠以我們所需的精度創(chuàng)建特定的設計�！�

此外，3D 打印的多功能性被認為是一個關鍵優(yōu)勢，使公司能夠快速迭代和完善設計，而不會產(chǎn)生大量成本或交貨時間。

Zorzolli Rossi 說道：“傳統(tǒng)的制造工藝通常涉及模具或工具的創(chuàng)建，這可能既耗時又昂貴。通過 3D 打印，我們可以快速生產(chǎn)原型并以最短的設置時間迭代設計，從而促進更靈活的開發(fā)流程并加快我們的上市時間�！�

△ThrustMe 航空航天組件。 照片來自 ThrustMe。

為什么要用陶瓷？

Zorzolli Rossi 表示：“在選擇陶瓷材料之前，我們對幾個因素進行了徹底的評估。使用陶瓷是考慮到了與惡劣的空間環(huán)境（如真空和極端溫度范圍）有關的多個關鍵因素，以及碘等離子體推進系統(tǒng)的具體特征（如基本粒子的高能通量、二次發(fā)射、強烈濺射和反應性離子蝕刻）�！�

最終，影響這一決策的關鍵考慮因素與目標組件的運行環(huán)境有關。Zorzolli Ross 解釋道：“我們的一些組件暴露在化學活性等離子體環(huán)境中的高溫下，需要具有出色耐熱性和耐化學性的材料。陶瓷因其卓越的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性而成為這方面最合適的選擇�！�

陶瓷廣泛的導熱率也使其成為一個有吸引力的選擇。事實上，高效的熱傳遞和熱量隔離對于ThrustMe 的組件至關重要。這有助于有效引導熱通量，并防止過熱或過冷。陶瓷具有廣泛的導電性能，可實現(xiàn)選擇性傳熱并確保這些產(chǎn)品的最佳性能。

陶瓷的電性能在 ThrustMe 的材料選擇過程中也發(fā)揮了重要作用。Zorzolli Ross 說道：“我們的組件需要一種能夠有效隔離和防止高壓電氣擊穿的材料。陶瓷具有卓越的電隔離特性，使其成為滿足我們在這方面嚴格要求的理想選擇�！�

△ThrustMe 航空航天零件。照片來自 ThrustMe。

太空陶瓷3D打印

去年，法國航天局宣布正在研究陶瓷3D打印在空間子系統(tǒng)優(yōu)化中的應用。研究人員特別評估了 3D 打印氧化物陶瓷材料如何改進空間推進關鍵子系統(tǒng)的設計。

這項研究強調(diào)，優(yōu)化的釔鋁石榴石 (YAG) 干凝膠在 3D 打印成復雜形狀時可提供理想的強度和抗蠕變特性。因此，3D 打印的 YAG 陶瓷可用于形成未來深太空探索渦輪葉片中使用的金屬合金的基礎。  

此外，國際空間站 (ISS) 還裝備了MadeIn Space 的陶瓷增材制造設施——渦輪陶瓷制造模塊(CMM)。該模塊包含一臺 SLA 3D 打印機，用于演示在微重力環(huán)境下制造單件陶瓷渦輪機組件的可行性。據(jù)說這是第一臺在太空軌道上運行的 SLA 3D 打印機。