3DCeram將為ThrustMe的太空推進(jìn)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(guó)3D打印原始設(shè)備制造商（OEM）和服務(wù)商3DCeram被選為法國(guó)太空推進(jìn)器制造商ThrustMe的官方供應(yīng)商，來(lái)為其太空推進(jìn)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(shí)，并挖掘陶瓷材料在航空航天應(yīng)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(shù)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(píng)論道：“就 3DCeram 而言，我們?yōu)榕cThrustMe 的合作感到自豪，因?yàn)?3D 打印陶瓷組件已成功送入太空，這標(biāo)志著增材制造應(yīng)用的一個(gè)重要里程碑。這還標(biāo)志著一個(gè)可以高效生產(chǎn)復(fù)雜和定制零件的新時(shí)代，超越了傳統(tǒng)的制造限制。這一重大進(jìn)步不僅驗(yàn)證了 3D 打印作為生產(chǎn)工具的可行性，而且激勵(lì)我們進(jìn)一步發(fā)展并釋放未來(lái)的巨大可能性�！�

△3DCeram 3D 打印機(jī)。 照片來(lái)自 3DCeram。

ThrustMe 轉(zhuǎn)向增材制造

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

“新太空”時(shí)代是指在私營(yíng)公司的推動(dòng)下，航天工業(yè)取得的最新發(fā)展和進(jìn)步。ThrustMe 產(chǎn)品經(jīng)理 Elena Zorzolli Rossi 表示，快速的技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)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(dān)更多風(fēng)險(xiǎn)、快速迭代并嘗試新想法，以進(jìn)一步發(fā)展航天工業(yè)。Zorzolli Rossi 補(bǔ)充道：“整個(gè)生產(chǎn)鏈需要做好準(zhǔn)備以滿足新空間成本或交貨時(shí)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(jìn)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(shè)了一個(gè)新的生產(chǎn)設(shè)施，每年能夠生產(chǎn)365 種產(chǎn)品。

Zorzolli Rossi 表示，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究探索，ThrustMe選擇采用 3D 打印來(lái)制造推進(jìn)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(fù)雜的形狀，而這些形狀無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)的加工方法輕松獲得。在 ThrustMe，我們不僅談?wù)搹?fù)雜性，還談?wù)撔⌒突�，這是我們產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)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(shè)計(jì)�！�

此外，3D 打印的多功能性被認(rèn)為是一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，使公司能夠快速迭代和完善設(shè)計(jì)，而不會(huì)產(chǎn)生大量成本或交貨時(shí)間。

Zorzolli Rossi 說(shuō)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(shí)又昂貴。通過(guò) 3D 打印，我們可以快速生產(chǎn)原型并以最短的設(shè)置時(shí)間迭代設(shè)計(jì)，從而促進(jìn)更靈活的開發(fā)流程并加快我們的上市時(shí)間�！�

△ThrustMe 航空航天組件。 照片來(lái)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(duì)幾個(gè)因素進(jìn)行了徹底的評(píng)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(guān)的多個(gè)關(guān)鍵因素，以及碘等離子體推進(jìn)系統(tǒng)的具體特征（如基本粒子的高能通量、二次發(fā)射、強(qiáng)烈濺射和反應(yīng)性離子蝕刻）�！�

最終，影響這一決策的關(guān)鍵考慮因素與目標(biāo)組件的運(yùn)行環(huán)境有關(guān)。Zorzolli Ross 解釋道：“我們的一些組件暴露在化學(xué)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(xué)性的材料。陶瓷因其卓越的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性而成為這方面最合適的選擇。”

陶瓷廣泛的導(dǎo)熱率也使其成為一個(gè)有吸引力的選擇。事實(shí)上，高效的熱傳遞和熱量隔離對(duì)于ThrustMe 的組件至關(guān)重要。這有助于有效引導(dǎo)熱通量，并防止過(guò)熱或過(guò)冷。陶瓷具有廣泛的導(dǎo)電性能，可實(shí)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(guò)程中也發(fā)揮了重要作用。Zorzolli Ross 說(shuō)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?cè)谶@方面嚴(yán)格要求的理想選擇。”

△ThrustMe 航空航天零件。照片來(lái)自 ThrustMe。

太空陶瓷3D打印

去年，法國(guó)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(yīng)用。研究人員特別評(píng)估了 3D 打印氧化物陶瓷材料如何改進(jìn)空間推進(jìn)關(guān)鍵子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

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

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