“斤斤計較” 3D打印讓衛星更精巧

2022-12-05 14:47:36化工儀器網閱讀量：28098      我要評論

　　【包裝印刷產業網國內新聞】航天技術是人類智慧的結晶，同時也象征著人類對于宇宙的渴望。而航天技術的發展則影響著人類涉足宇宙的距離，因此一直以來受到了人們的高度重視。在航天技術中，人造衛星(以下簡稱：衛星)又是一個非常重要的領域。作為一種無人航天器，衛星是目前人類探索宇宙、在宇宙中進行研究工作以及從宇宙監測地球或其他星球的重要工具。據數據統計，衛星發射數量約占航天器發射總數的90%以上。

　　但從另一個角度來說，衛星同時也是航天科研中發展受阻較為嚴重的一個領域。盡管就目前而言，衛星發展速度快、發射數量多并且用途廣泛，但是隨著衛星網絡的不斷完善以及人類涉足宇宙的距離越來越遠，衛星對于功能以及性能的需求也開始越來越高。但是體積和重量卻成為了限制衛星進一步提升的干擾因素。衛星的重量每增加一點，它的費用以及發射難度就會提高很多。而更重要的一點是，為了提升衛星的性能，就需要增加或者精進衛星的載荷，而衛星載荷也是衛星重量的來源。

　　那么這一干擾因素有沒有突破口呢？答案自然是有。事實上，目前衛星對于空間的利用并沒有達到飽和，而衛星中的結構材料是優化衛星體積以及重量的關鍵所在。

　　衛星的結構材料并不具備功能性，其主要作用是將衛星的元器件組裝在一起，因此許多時候只需要考慮強度問題便可以了。換言之如果能夠尋找到重量更輕的結構材料，那么在不改變原本載荷、不降低衛星功能性的前提下，就可以實現衛星的減重了。不過事實上，這還不是全部。為了考慮裝配，目前的衛星制造模式是將其中各個模塊分離制造，再裝配集成，這種類似模塊化的設計其實會浪費一部分的結構空間。因此如果將各個獨立的模塊直接在結構材料生產的過程中直接以更加優化的布局安裝進去，就能夠實現電路、元器件和功能材料的一體性，這樣同樣可以減少結構材料的使用從而起到減重的目的，并且還能有效的縮小衛星體積。

　　那么如何來實現這些呢？3D打印或許是現階段一個合理的方案。在醉經南京舉辦的第二屆增材制造研究前沿國際會議中就提到了關于3D打印在航天領域的應用，其中微納衛星就應用了3D打印，將微納衛星的導電線路內生成型于結構體內部，再嵌入一些功能載荷，實現“結構—電路—器件”一體化3D打印制造，從而有效的實現了衛星的體積以及，真正意義上，在寸土寸金的航天器上實現了進一步的“地”盡其用。

　　不過與此同時，這項技術的成熟也標志著新挑戰的到來。盡管3D打印在航天器制造中是可行的，但是在實際使用中，針對3D打印的耗材浪費，以及打印結構在極端太空環境下的牢固性或者說強度問題卻無法獲得絕對的肯定。因此在未來的發展中除了探討衛星結構的優化，關于3D打印在內，新型制造技術本身的發展也是一個重要課題，關乎著能不能讓衛星有更多的提升。

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