香港
筆者注意到，Velo3D近日展示了其無支撐金屬3D打印技術的最新應用案例——為美國空間動力學實驗室（SDL）開發的小型衛星推進系統貯罐。
這款產品采用鈦合金3D打印技術一體制造，目前已經獲得SDL的認證，適用于肼或離子液體推進系統。
傳統衛星貯罐多為球形或圓柱形，放入立方體狀的衛星艙體后，大量空間被浪費，體積利用率低。
在結構組成方面，傳統工藝制造的貯罐通常需要將罐殼分半加工，還要單獨制造推進劑管道，再將三者焊接在一起，零件數量多、工序繁瑣，焊縫風險也高。
SDL的方案是，將貯罐設計為適配立方體衛星艙體的長方體異形結構，并直接將推進劑管道與貯罐設計為一體結構，整個鈦合金罐體一體3D打印、無需焊接。
這一方案帶來明顯的性能提升，其中一個被稱之為速度增量（Δv）的關鍵指標得到了顯著提升，它對航天器能完成的軌道任務的復雜程度有重要影響。
此外，一個整體化的零件取代了過去需要焊接組合的多個部件，避免了多部件焊接帶來的應力集中和潛在的泄漏風險。
重要的影響還包括制造時間的大幅縮短，它可能比一體化制造的影響更大。
這是因為，貯罐結構往往是整個航天器制造過程中花費時間最長的部件之一，傳統制造方式生產一個貯罐平均需要18個月以上，而如今使用3D打印技術只需要幾天時間。
在如今全球航天大國布局低軌衛星的背景下，快速制造的意義不言自明。
但它的3D打印仍然需要很高的技術水平。
從展示圖可以看出，貯罐頂部幾乎是一個大的平面，并沒有較大角度的自支撐設計，更加突出了Velo3D公司在該技術領域確實實力強大。
雖然目前已經有很多企業表示已經攻克少支撐或無支撐打印工藝，但此類幅度的展示樣品仍舊非常少見。
目前，比較公認的實現方式是分區域能量調控方法。
路徑規劃軟件會將零件分割成不同的特征區域，為懸垂面、垂直面、內孔等不同幾何特征分配特定的工藝參數組合。不過，目前更為先進的方法是是實時監控+實時能量調控的方法，其代表企業就是Velo3D和EOS。
通過閉環能量控制，無支撐懸垂的打印角度突破了10°，甚至可低至0°。這也就是我們看到的完全水平的懸垂面，直徑可達幾十厘米。
美國空間動力學實驗室（SDL）與Velo3D合作的小衛星推進罐，正是采用無支撐打印技術才能得以成功制造。
筆者注意到，SDL團隊在2024年的第38屆小衛星年會上發表了相關成果，介紹了他們從設計、打印、熱處理、后加工到精密清洗和全套鑒定測試的全流程經驗。
從技術與商業平衡的角度來說，即便如今大多數企業難以做到像Velo3D這樣大“水平面”的無支撐直接制造，但通過優化自支撐結構設計，降低制造難度，仍然可以發揮3D打印快速制造的優勢。
該技術尤其能夠滿足當前衛星結構大批制造的市場需求。
注：本文由3D打印技術參考創作，未經授權，謝絕轉載。
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
