波音帶有大量3D打印零件的星際飛船-Starliner著陸

魔猴君  行業資訊   1061天前

波音-Boeing的星際飛船-Starliner于2022年5月26日下午脫離國際太空站（ISS），費時約4小時逐步降低高度。Starliner最后于當地時間下午4時49分于新墨西哥州的白沙太空場著地。Starliner星際飛船是波音為NASA商業載人航天發展計劃所設計的飛船，其主要用途是運送乘客至太空空間站，值得一提的是波音使用了大量的增材制造技術。

波音的星際飛船-Starliner© 波音

航空航天增材制造應用發展方向

PEEK材料的3D打印

2017年初波音就宣布將600多件3D打印部件用于波音的Starliner星際飛船，這些3D打印部件中還包括塑料零件，其中有牛津性能材料的OXFAB 3D系列打印材料：OXFAB-N和OXFAB-ESD。由于其惰性特點，OXFAB具有高度耐化學性和耐熱性，在零下300至300攝氏度之間既可以承受發射時的高溫，同時抵抗火焰和輻射，也可以承受太空中的極低溫度，這對于高性能的航空航天和工業零部件十分關鍵。

波音的星際飛船-Starliner© 波音

OXFAB的強度重量比優于鑄造鋁、鎂和尼龍，可以幫助波音公司降低成本和減輕重量，每七個座位的太空出租車，與傳統的金屬制造相比，塑料零部件節省了約為60%的重量。3D打印的PEEK被用于航空航天和工業應用領域具有典型意義。經過范圍廣泛的機械試驗數據證明，PEEK是性能表現最出色的熱塑性材料，可以用于3D打印功能完整的、可直接使用的零部件。國內來自中國科學院空間應用工程與技術中心研究團隊使用遠鑄智能（INTAMSYS）的高性能材料3D打印機FUNMAT HT對自主研發的碳纖維PEEK復合材料進行3D打印工藝的系統研究，取得重要科研進展。研究提出了一種普適性的制備滿足多種受力情況PEEK打印件的方法，該方法為制備大型打印件提供了新思路，通過調節其他摻雜組分、打印方向和微觀結構，運用遠鑄智能（INTAMSYS）3D打印機和INTAMSUITE軟件，使得PEEK碳纖維材料有更強的空間適應性和更多的功能性。

下一代航空航天技術背后的3D打印技術

不僅僅是PEEK的3D打印，通過適當實施增材制造，可以減少零件和零件重量，同時提高系統性能。波音在3D打印領域的探索和應用由來已久，在波音，對3D打印的應用已經超越了衛星和載人航天器。3D科學谷了解到波音將3D打印技術應用于導彈、直升機和飛機。僅在太空系統中，波音團隊為飛行計劃提供近 1,000 個增材制造零件。此前，分享了波音的高通量小型衛星生產和測試工廠，如何通過3D打印-增材制造加快周期時間；通過《通過獲得波音資格的制造商看3D打印進入量產的切入點》一文分享了波音在飛機制造領域將3D打印結構件推向量產應用方面，做出的積極努力。

衛星設計的特點是極端臨界質量、多功能結構、低產量、低占空比、高可靠性和上市速度。正因為如此，航天器和衛星平臺為使用增材制造設計和分析飛行器產品提供了理想的機會。

3D打印衛星應用© 3D科學谷白皮書

3D 打印-增材制造可實現高效的設計流程，從而實現過去無法想象的設計解決方案。通過 702SP 衛星開發計劃，波音改變了工程模型。波音建立了一種集成設計方法，將所有機械元件整合在一個技術領導之下。由首席工程師負責平臺機械架構、負載路徑、子系統集成、新材料開發以及負載開發、設計、應力和制造的協同執行。首席工程師還負責各個學科的所有預算，不僅對設計負責，而且對平臺機械子系統的可制造性和測試負責。

波音的3D打印© 波音

該管理方法推動了積極使用增材制造，使得曾經無法通過傳統加工方式生產的設計現在通過3D打印成為可能。

3D打印-增材制造在波音公司的第一個重要應用是 SES-15 航天器。波音確定了幾個機會領域，包括最低點表面安裝光學平臺的新設計。這種架構需要一種系統方法，該方法不僅解決了增材制造問題，而且還解決了增材制造組件在集成裝配中發揮作用的方式。另外，在復合材料的3D打印過程中，僅僅增材制造并沒有提供顯著的技術優勢，但是，增材制造與新的復合材料和粘合劑材料一起應用時，會產生一種輕質、低成本和熱穩定高的解決方案。

總之，波音在針對3D打印的設計、應力分析、材料、制造和負載方面積累了豐富的知識和經驗，以便為下一代創新產品的生命周期開發具有成本效益的解決方案。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/shendujiedu/42517.html