Sierra Space使用FDM技术来创建合适的工具

太空是一个无情的地方。极端温度、辐射和轨道碎片随时可能对任何准备不足的航天器造成严重破坏。自从人类首次冒险超越地球的保护大气层以来,往返于此的运载工具已经突破了工程和材料科学的极限。这是我们团队面临的挑战塞拉的空间每天都会遇到这样的人,但有了合适的技术,这家公司已经做好了充分的准备。

“将3D打印引入内部hth华体会全站app,让很多设计师都能利用和利用这项技术,将其用于不同类型的事情。”

- Bob Gjestvang, Sierra Space负责人,TPS制造工程师

独特部件的正确解决方案

Sierra Space建造了追梦者太空飞机,这是一种多任务多功能飞行器,用于将货物运送到国际空间站等近地轨道目的地。作为一艘可重复使用的航天器,追梦者号必须忍受重返地球大气层的高温。在太空飞行的这一关键部分生存需要热保护系统(TPS)。TPS在航天器外部形成了一层保护层,由2000块耐热瓦片组成,类似于航天飞机的保护层。

这些瓷砖是用“卡盘”粘在追梦者的皮肤上的,卡盘是用来正确定位瓷砖的工具,也可以在拉力测试中验证瓷砖是否正确结合。制造这些卡盘的传统方法包括用隔热瓦作为模具从树脂中铸造。但由于每块瓷砖都需要配套的卡盘,这就变成了一个耗时耗力的过程。

为了寻找更好的解决方案,Sierra Space制造团队选择了3D打印卡盘而不是铸造,以充分利用该技术的几个好处。hth华体会全站app对于初学者来说,3D打印提供hth华体会全站app了无需动手的生产,减轻了每个卡盘耗时的树脂铸造过程。

hth华体会全站app3D打印验证卡盘用于粘接和检查热保护系统瓦片

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Sierra Space首席TPS制造工程师Bob Gjestvang表示:“当你观察所有手工铸造所需的时间,并对3D打印的时间和成本进行贸易研究时,你会发现自动化这一过程是一个很好的选择。”hth华体会全站app事实上,仅节省的劳动力就基本支付了购买打印机的费用Stratasys公司F900™

除了节省物理铸造每个卡盘的时间外,Sierra Space还利用3D打印的数字特性来自动化卡盘设计的开发。hth华体会全站app使用瓦片CAD模型,工程师自动生成卡盘CAD模型,节省了单个卡盘设计的开发时间。“如果你采用传统的手工CAD设计流程,那么制造这些卡盘需要花费数万个小时。光是节省劳动力就对这个项目产生了影响,”Gjestvang说。

3D打印卡盘的鉴定hth华体会全站app

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当它必须正确的时候

然而,也许更重要的是3D打印给制造过程带来的精度,这是安全太空飞行的关键因素。hth华体会全站app正如Gjestvang所说,“如果有什么东西坏了,你就不能把车停在路边。”这意味着Sierra Space必须在第一时间就把事情做好。TPS是一种无冗余的关键飞行系统。它必须承受再入大气层的加热,所以在首次飞行之前,Sierra Space团队必须在设计、制造和测试期间确保它正确。

据Gjestvang说,3D打印在许多方面有助于hth华体会全站app实现这一目标。这既省时又划算,让我们的员工可以专注于其他问题,而不是执行重复的任务。此外,3D打hth华体会全站app印使我们能够带来更多的方法和工具,比以前更精确。”例如,用于测试其位置的模拟器打印部件或用于对准组件的精密工具,所有这些都可以通过3D打印快速有效地生产。hth华体会全站appGjestvang说:“这些类型的优势提高了质量标准,确保我们把事情做好。”

hth华体会全站app3D打印工具对准管焊接到外壳

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不回去

Sierra Space的工程师们不满足于仅仅避免手工铸造过程,他们致力于完善卡盘的初始设计,以寻求额外的节省。优化强度几何结构通过减少材料使用获得了回报,但它也将原始打印时间投影减少了75%。这打开了打印机的可用性,没过多久其他工程师就利用了这个机会。

Gjestvang说hth华体会全站app:“将3D打印引入内部,让许多设计师能够利用和利用这项技术,将其用于不同类型的东西。”据他估计,目前3D打印应用的80%是由卡盘生产之外的其他项目组成的。hth华体会全站app它们包括各种类型的工装、实物模型和模拟器,后者是在最终设计发布之前用于适合性检查或测试的全尺寸部件。Gjestvang补充道:“一旦你拥有了技术,工程师们也可以使用它,他们就会找到方法,用与以前不同的方式使用技术来解决问题。”

像其他航空航天制造商一样,体验3D打印的优势hth华体会全站appFDM®技术对于Sierra Space来说,没有回头路了。除了生产热瓦卡盘和其他形式的模具外,Gjestvang认为该技术的下一个合理应用是用于飞行部件的合格ULTEM™材料。除了是高效制造瓦片卡盘的最佳解决方案外,增材制造还使Sierra Space能够在第一时间做好事情。因为在太空中,没有太多允许出错的空间。

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