空间在轨3D打印进展及关键问题分析

针对在轨3D打印技术在空间实施的关键技术,总结了在轨3D打印技术主要研究进展,阐述了空间制造与地面制造的区别,最后,分析了3D打印技术实现空间在轨作业所需解决的关键技术问题。研究结果可为我国在轨3D打印技术发展提供参考。

在轨3D打印及装配技术在深空探测领域的应用研究进展

以太阳帆深空探测为引子,对以在轨3D打印及装配技术为基础的在轨制造技术的必要性和可行性进行分析,分别阐述了在轨3D打印技术的技术优势、技术可行性以及在轨装配的最新研究进展,并重点研究了美国NASA资助的"蜘蛛制造"在轨制造技术,此项研究成功地将在轨3D打印和空间自主装配有机结合起来,有望突破目前空间可展开机构无法达到万米量级的技术局限性,为中国深空探测的发展提供了一种可供选择的发展思路。

短切碳纤维增强聚醚醚酮真空FDM工艺参数优化

在轨3D打印是一种在极端空间环境条件下的新型太空制造技术,具有非常广阔的应用前景。太空中真空环境下材料散热方式主要以辐射散热为主,从成型模块挤出的高温熔体在冷却过程中会经历与地面打印不同的热历史,最终影响打印件的力学性能。为此,采用有限元分析的方法,建立真空环境下短切碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK)材料在成型模块中的热分析模型,通过对材料在成型模块流道内的温度场分析,探究真空环境下短切碳纤维增强PEEK熔融成型的热传导规律。结合仿真分析结果,采用正交实验法开展短切碳纤维增强PEEK熔融沉积成型3D打印工艺参数优化的实验设计,对实验结果开展极差分析和单因素试验分析,建立最优的工艺策略,以保证真空环境下打印的试件具有优异的力学性能。有限元分析结果表明,在380~410℃范围内加热块温度对材料在成型模块内熔融过程的影响不显著,而送线速度越大材料的熔融过程越不充分,打印短切碳纤维增强PEEK树脂材料应保持送线速度不超过8 mm/s。实验结果表明,对于拉伸强度,最优的工艺参数组合为加热块温度390℃、扫描间距0.6 mm、分层厚度0.2mm、打印速度20 mm/s;对于拉伸弹性模量,最优的工艺参数组合为加热块温度410℃、扫描间距0.6 mm、分层厚度0.2 mm、打印速度30 mm/s。

空间在轨制造技术发展综述及展望

本文主要从空间在轨制造技术的发展背景及现实意义出发,对在轨制造技术的发展情况从在轨3D打印、在轨焊接、基于带材的在轨塑性成形制造、在轨原位制造等四方面进行分类归纳和评述,指出相关技术当前发展过程遇到的一系列瓶颈问题,并预测其未来的发展趋势;最后结合国外在轨制造技术发展历程中成功经验,给出了中国在轨制造技术发展需重点关注的方面和努力方向,以期为中国空间在轨制造技术的布局提供有益参考。