NASA 撥款30萬美元，支持3D打印空間傳感器項目

2024年5月，南極熊獲悉，NASA向佛羅里達州立大學(FSU) 和佛羅里達農業(yè)機械大學(FAMU)撥款 30 萬美元，支持一個使用3D打印技術開發(fā)能夠承受太空惡劣極端條件的尖端傳感器的項目。這些設備對于太空任務至關重要，能夠顯著提高航天器監(jiān)測系統(tǒng)的耐用性和準確性。項目名為“用于 NASA 應用的電子增材制造”，由 FSU 和 FAMU 的合資企業(yè)工程學院合作。



由化學與生物醫(yī)學工程教授 Subramanian Ramakrishnan 領導的多學科研究小組為 NASA 的各種太空項目生產了基于銀墨水的應變傳感器，可以通過使用導電銀墨水準確地實時傳輸變化，幫助預測和防止?jié)撛诘墓收�。這些傳感器對于監(jiān)測航天器的結構完整性至關重要，他們測量了材料在壓力下如何拉伸和壓縮，從而確保航天器的關鍵部件在任務期間保持安全和功能。

團隊使用 3D 打印工藝結合激光退火方法設計了優(yōu)于傳統(tǒng)應變傳感器的傳感器，激光退火涉及使用聚焦激光束加熱打印的銀墨水，在不熔化的情況下提高其電氣和機械性能。研究人員表示，這項技術增強了傳感器性能，從而使設備具有高應變系數（測量傳感器對應變的敏感性）。靈敏度的提高使傳感器能夠更準確地檢測壓力或應變下的變化。


△佛羅里達州塔拉哈西 FAMU-FSU 工程學院材料研究樓高性能材料研究所的應變傳感器

Ramakrishnan 指出，這些傳感器是用新購買的nScrypt機器創(chuàng)建的，能夠在曲面上進行打印，這是航空航天應用的一項關鍵功能。項目中使用的 nScrypt 機器以其精度和多功能性而聞名，依靠SmartPump 微點膠工具頭直接在彎曲和不規(guī)則表面上進行打印。此功能于 2021 年推出，非常適合將傳感器安裝到航天器的非平面部件上。

除了航空航天之外，nScrypt 的技術還具有通過鼓勵直接在物體表面生產復雜電子產品來改變各個行業(yè)的潛力。這可以帶來嵌入式傳感器、適合個人解剖結構的醫(yī)療設備、甚至無人機和衛(wèi)星組件的可穿戴技術的創(chuàng)新。nScrypt的快速運行和與多種材料的兼容性使其成為加速產品開發(fā)和降低制造成本的強大工具。

雖然激光退火并不新鮮，但將其與 3D 打印電子器件一起用于太空項目是傳感器設計中的創(chuàng)新一步。這種交叉研究旨在生產更靈敏、更耐用的傳感器，使其更適合惡劣的太空條件。


△精密微點膠、材料擠出、微銑削和拾放工具頭可以在工具中的 nScrypt Factory 上運行

作為 NASA科學任務理事會 (SMD) 橋梁計劃的一部分，該項目旨在促進 NASA 員工隊伍和更廣泛的美國科學和工程界的多樣性、公平性、包容性和可及性。這是美國宇航局為支持新興研究機構而首次撥款的一部分。

NASA 高級參與顧問 Shahra Lambert 表示：“隨著該機構繼續(xù)通過'橋梁計劃'等舉措與資源不足的機構建立關系，有意為美國最優(yōu)秀人才提供公平進入 NASA 的機會。這些合作伙伴關系將幫助 NASA 培養(yǎng)一支多元化且有能力的員工隊伍，以推動人類對宇宙的探索�！�

nScrypt技術
nScrypt技術是一種先進的3D打印和微分配制造解決方案，以高精確性和廣泛的材料選擇而聞名，這項技術的關鍵特點包括：

●精密微分配：nScrypt的設備能夠精確分配各種材料，包括生物材料、導電材料和結構性材料。
●直接數字制造（DDM）：這種技術支持從數字文件直接制造復雜的多材料產品，而不僅僅是零件。
●電子與封裝：nScrypt技術可以用于打印電路結構和電子設備，提供了一種新的電子制造方法。
●SmartPump™和nFD™工具頭：這些工具頭支持使用塑料、金屬、陶瓷和復合材料進行打印，能夠在單一構建中結合多種材料，具有出色的容差控制和精度。

nScrypt的技術適用于需要高精度和重復性的應用，如生物制造、3D打印電子和精密微分配。此外，nScrypt的打印系統(tǒng)還具有可更換的打印頭，可以實現細微特征的平滑表面，無需后期加工。