飛向火星！F900助力德國航空航太中心開啟“太空探索”

飛向火星！F900助力德國航空航太中心開啟“太空探索”

火星，這顆神秘的紅色星球一直令人類著迷不已。迄今已有超過40多顆太空探測器被發送至火星，但問題依然有待解答：在這顆與我們相鄰的星球上，真的存在生命嗎？   讓無人機飛往火星一直都是幾大航天局的長期目標。其中最值得注意的是美國航空航天局的太空梭“獵戶座”、歐洲航天局(ESA)的“極光”計畫和俄羅斯聯邦航天局“Roskosmos”，印度和中國也加入了這項享有盛譽的太空探索之列。   在位於奧伯法芬霍芬的德國航空航太中心（Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)），火星探索也是一個熱門話題。德國航空航太中心作為德國政府在國家太空計畫中的代表，負責進行研究並協助歐洲航天局，同時負責為德國制定長期研究目標。在德國航空航太中心(DLR)下屬的機器人和機電一體化研究所(Institut für Robotik und Mechatronik)，通過研究最新技術以推進太空探索是實現目標的重要一環。   生產用於極端環境的複雜原型   與機器人和機電一體化研究所密切合作的是DLR的系統構建技術南部(Leiter Systemhaus Technik Sued)負責人Kaj Fuehrer博士。系統構建技術部門作為研究團隊的聯絡點，為他們提供在研究專案中實施技術的相關專業知識。作為顧問團，Fuehrer博士及其團隊在設計和使用不同製造方法進行生產方面有著淵博的知識。   “我們的原型通常非常複雜，甚至可能複雜到無法付諸實踐，因此，選擇合適的生產方法和材料非常重要，這樣我們才能不受限制地實現所需的功能。”   ——Fuehrer博士 當Fuehrer博士的同事Stefano Seriani博士和Armin Wedler博士就原型TransRoPorter(TRP)的生產進行探討時，很快便決定使用3D列印生產這個無人駕駛的火星探測機器人。 Stratasys Fortus 900mc 3D印表機列印的TransRoPorter探測盒   TransRoPorter由兩個部件構成： 可移動的TRP火星探測車，用於在非結構化地形中穿梭。 有效載荷艙(PM)，它可攜帶備件、通信技術和科學工具。 需要進行嚴格測試以確保TransRoPorter的第一個原型的功能和實用性。因此，DLR選擇了Stratasys FDM® 3D列印技術，以模擬極端條件下測試機器人的設計和功能。 “有效載荷艙是系統的核心，我們需要一個功能齊全的原型，可以在所有測試中運行並承受設計的壓力。”   ——Stefano Seriani “在這個專案的規劃中，3D列印技術一直都是我們的首選。對我們來說，金屬製作的原型在生產中顯然過於昂貴且複雜。金屬原型也需要在後期生產中完成，這意味著需要更多的工作和額外的成本。因此，我們決定3D列印TransRoPorter原型，它為我們提供了最為便宜、快速且精妙的解決方案。參與該專案的每個人都對結果非常滿意。”   ——Fuehrer博士   高性能材料列印功能齊全的原型   研究團隊正在使用Stratasys Fortus 900mc™ 3D印表機，利用FDM熱塑材料3D列印大型零件。據Fuehrer博士稱，ASA材料非常適合測試TransRoPorter原型，為團隊能夠生產出足夠堅固的探測盒，以便安全地容納所有技術。 “而極為重要的方面在於契合良好，探測盒可以安裝在軌道上，對接口也可以正常工作，利用Stratasys FDM 3D列印技術，我們發現材料基本上沒有變形。使用ASA材料也是我們深思熟慮後的決定，因為它非常適合我們的目的和處理方式。”   ——Fuehrer博士 “ASA材料的穩定性也對我們幫助巨大。我們需要一個功能齊全的原型，可以在所有測試中運行並承受設計的壓力。因此，Stratasys材料的堅韌和剛性特性非常適合測試TransRoPorter在火星之旅中的功能。”   ——Stefano Seriani 獲取寶貴知識   使用Stratasys 3D列印也可以為其他戰略目標提供支持。據Fuehrer博士表示，在TransRoPorter生產過程中收穫的知識與確保其功能同樣重要。 “新技術會帶來新的思維過程。過去幾年，許多同事已經在考慮3D列印技術，並將其納入他們開始的其他專案的計畫之中。這些新知識也為他們開啟了新世界的大門，能夠在產品開發中實現各種新的可能性。我們決定3D列印TransRoPorter原型，它為我們提供了最為便宜、快速且精妙的解決方案。參與該專案的每個人都對結果非常滿意。”   ——Kaj Fuehrer博士  

利用F450和F370的“組合技”瓦解原型製造難題

利用F450和F370的“組合技”瓦解原型製造難題

總部位於英國的Marshall Aerospace and Defence Group是全球最大的私營航空航太與國防公司之一，為海、陸、空打造創新的解決方案。Marshall專門從飛機的改裝與改造，以及國防車輛設計和庇護所建造。   對快速、複雜原型製作能力的需求   為提高回應性、減少生產時間和成本，同時保持創新性，Marshall決定採用先進的增材製造技術，以尋求可行的解決方案。該集團目前使用基於Stratasys® FDM®技術的Fortus 450mc™和 F370™ 3D印表機製作原型、先進模具和最終零件。 此外，Marshall Aerospace and Defence Group的Land Systems部門借助3D印表機在一天之內為客戶提供概念驗證結果，過程流暢且具有成本效益。 “Land Systems需要在不使用複雜機器的情況下創建出極複雜零件的原型。在內部安裝F370，就相當於擁有了一個易於使用的系統，可以在整個原型製作流程中提供可靠的結果。在以前，我們需要將原型製作工作外包，這會給生產效率造成一定阻礙。”   ——Stuart Dean Marshall Land Systems的設計經 見識3D列印的效率   生產上的任何停滯通常都會帶來成本不菲的挑戰。但是，通過在內部進行增材製造，Marshall Aerospace能夠最大限度地減少模具更換、提高對工程師設計需求的回應速度，並打造更多創新型的模具解決方案。   使用Stratasys Nylon 12 3D列印的成型模具 在該集團另一部門，增材製造還被用於小批量生產。如果使用傳統方法，模具通常用鋁材來製造，這不僅成本高昂、耗費時間，而且留給設計靈活性的空間非常有限。現在，該團隊使用3D印表機生產模具，效率得到顯著提升。 “我們目前定期生產小批量的定制化模具，在工程師提出需求的24小時內便可交付，而且成本只占鋁制模具的一小部分，使用高性能的工程級熱塑材料，我們可以為特定作業生產定制化的模具，並且模具的品質可重複、可預測。”   ——Chris Botting Marshall Aerospace and Defence Group材料、工藝與增材製造工程師 Marshall使用Stratasys增材製造生產的其他模具包括鑽頭夾具、掩蔽範本、粘合固定裝置和複合模具。   “我們製作的所有模具都有不同且通常很獨特的要求。我們平時傾向於使用ASA或Nylon 12。但是，3D印表機讓我們可以根據應用需求，在廣泛的材料中靈活選擇。”   ——Chris Botting Marshall Aerospace and Defence Group材料、工藝與增材製造工程師 3D列印可供飛行使用的零件   在接到製作管道適配器原型的任務時，該團隊選擇了3D列印技術。管道適配器是當飛機停在地面時，為飛機提供新鮮空氣以冷卻其航空電子設備的必要元件。   “在開始昂貴的鋁加工之前，我們使用Fortus 450mc和ASA材料3D列印了一個原型。這使得我們能夠為該複雜組件製作精確的功能性原型，然後用其進行演示。與使用鋁材加工零件相比，3D列印的管道節省了大量成本，並且總體重量也減輕了63%。”   ——Chris Botting Marshall Aerospace and Defence Group材料、工藝與增材製造工程師     經過飛行認證的3D列印空調管道成品，採用Stratasys ULTEM™ 9085樹脂在Fortus 450mc中3D列印而成。   給團隊留下深刻印象的不僅僅是其功能性。總體而言，與使用鋁材相比，使用Nylon 12製作這個零件只消耗了全部材料和加工成本的一小部分。該團隊並不僅僅只為在地面設備的生產上使用3D列印。如今，由於航空航太團隊具備了通過3D列印製作出精確、可重複且可靠零件的能力，已有多件3D列印的管道應用在了不同的飛機上。   “我們在為最複雜的工程專案製造零件時，需要能高效率地製作出複雜、輕量的功能性管道，而3D列印完全符合這一需求。同時，我們還需要確保生產出來的管道能夠通過EASA的飛行審批，因此，我們使用ULTEM™ 9085樹脂熱塑材料，這種3D列印材料堅韌但輕量，且具有高耐熱性和耐化學性。這對於通過認證的挑戰來說至關重要，因為我們現在可以3D列印出火焰、煙霧和毒性達到飛行標準的零件。”   ——Chris Botting Marshall Aerospace and Defence Group材料、工藝與增材製造工程師 “ULTEM™ 9085樹脂是航空航太級的材料，具有記錄的可追溯性，使我們能夠驗證這些零件是否能夠用於飛行。”   ——Chris Botting Marshall Aerospace and Defence Group材料、工藝與增材製造工程師       飛向未來   該集團各部門均著眼於在其承接的所有專案中增加增材製造在最終零件上的使用。 “FDM技術改變了我們的工作方式，而航空航太級的3D印表機和材料則讓我們能夠滿足所有生產要求。如今，我們已成功確定了可以在飛機的哪些方面使用3D列印零件進行優化，進而提高利潤。今後，3D列印無疑將繼續對我們的飛機設計和製造發揮重要影響。”   ——Chris Botting Marshall Aerospace and Defence Group材料、工藝與增材製造工程師 設計用於冷卻地面飛機的3D列印ECS管道適配器成品，採用Stratasys FDM Nylon 12 材料經Fortus 450mc 3D列印而成

極端條件下的開發:3D列印牽引防滑釘-適用於軍靴

極端條件下的開發:3D列印牽引防滑釘-適用於軍靴

加入美國武裝部隊（任何分支機構），提供的部分制服是一雙標準的戰鬥靴。靴子的複合橡膠鞋底專為乾燥條件而設計，為在混凝土、瀝青和堆積的泥土上行走提供了充足的基礎，但當地面被泥、泥、雪或冰覆蓋時，則不會如此。在濕滑的條件下，士兵、海軍陸戰隊和國民警衛隊使用傘繩系在釘鞋上，以提高抓地力。     這一概念節省了空間、重量和成本，因為它消除了為每個面臨極端天氣條件的士兵配備第二雙靴子的需要。相反，他們會將一雙輕薄的鞋釘放入背包，並在需要時系上/取下。雖然這些釘鞋是一個很好的主意，但製造它們需要數周的生產週期，並且使用昂貴的生產方法。在處理短暫的部署窗口和與天氣相關的緊急情況時，這些都是不可接受的變數。Essentium認為這些問題可以通過添加製造(AM)來解決。   3D列印的配件可以精確地安裝在標準發放的軍事裝備上，以提高性能，延長壽命，並擴展現有裝備的能力——在這種情況下，將普通的戰鬥靴轉變為極端天氣雪地靴。   不要重新發明軍用靴，重新發明配件   雪鞋，通常被稱為，傳統上使用幾種不同的材料和工藝製作；一個綁在靴子底面的柔性底座連接到一個嵌有金屬釘的鏈條或金屬網上，以獲得牽引力。必須為庫存中的每種尺寸的靴子創建注塑零件-這是一個昂貴而漫長的過程。必須切割和加工金屬釘，然後手動組裝零件。   AM是這一應用的一個很好的替代方案，因為它將技術、機器和材料的數量減少到一個，從而消除了子裝配任務和庫存多個零件、工具和原材料的需要。   Essentium應用工程師Leslie Bush模仿陸軍最有效的雪地防滑釘的設計，能夠快速完成CAD輔助軟體原型和迭代過程，試驗各種釘幾何形狀、圖案和細絲，在短短幾天內就產生了針對AM優化的可行模型。 牽引防滑釘是上下顛倒的3D列印而成的，在構建精確間隔的凸起鞋釘圖案之前，首先創建平坦的底部和靴子附著片(圖B)。除了將paracord螺紋連接到護套上之外，不需要其他組件。 該設計盡可能保持苗條，大約“高”，以佔據最小的背包空間。Essentium TPU-74D是一種柔韌、輕質、高性能的細絲，被選為材料，因為它具有卓越的耐磨性和抗撕裂性，其性能與金屬釘狀雪地防滑釘相當。作為一體式解決方案，Essentium鞋釘在設計中加入了更多鞋釘，以獲得更好的抓地力，同時保留了鞋舌緊貼靴子的靈活性 3D設計完成後，該軟體可以輕鬆地按比例放大或縮小防滑釘，列印出與所需數量的鞋底尺寸完全匹配的一體式防滑釘，無需模具。在夾板丟失或損壞的情況下，可以在需要時按需列印一個新的夾板，只需花費細絲的成本；沒有最低訂購量，沒有等待第三方供應商送貨的物流難題。   由於Essentium的大建築面積，周轉時間得到進一步改善HSE 3D列印平臺實現規模化生產。在短短幾個小時內，一次就可以列印出多達六雙鞋釘。為整個排或連配備3D列印的牽引防滑釘可以在幾天內完成——非常適合部署時間短的情況。   3D列印牽引防滑釘只是AM如何最大限度地投資於其他設備和技術，切斷供應鏈的鏈接，並將設計、期限和成本的控制權交還給一線用戶的一個例子。

放心運輸:用於敏感設備的3D列印定制插件

放心運輸:用於敏感設備的3D列印定制插件

如今，幾乎每一次軍事行動都需要敏感裝備的支持，這些裝備必須完好無損地到達現場。例子包括雷達跟蹤設備、無人駕駛飛機和控制器、彈藥和爆炸裝置、武器檢查工具、電信系統和許多其他設備。   為了操作成功，起落架必須準備好快速展開，在運輸過程中暴露於水、灰塵、振動或破損的可能性為零。   為了實現這一點，美國軍隊的每個分支都使用各種不同的硬殼保護箱和重新利用的防水彈藥罐。   這些內襯注射成型泡沫為基礎的插入，是鐳射切割，以精確匹配案件的大小和對象的幾何形狀，在運輸過程中舒適的配合。   這是一個有效的解決方案，但也有其局限性:   ● 交付時間:必須為每一種形狀、尺寸和物體製作模具，這是一個昂貴而漫長的過程。當一個物體或箱子的外形發生微小的變化時——這是常有的事——就必須製作一個新的模具。使用傳統方法需要幾個月的時間來完成更新案例插頁的開發。   ● 供應商流失:每個插件的定制特性意味著每個軍事部門必須反復通過供應商投標過程，並為每個插件授予合同。這延長了開發時間，增加了成本，並給每個專案增加了繁文縟節。   ● 變質:最重要的是，眾所周知，典型的泡沫基或聚苯乙烯泡沫插入材料會隨著時間的推移而變質。持續的搬運和暴露在極端的天氣條件下會導致嵌件發生幹腐。它們容易撕裂，吸收水分，並捕獲灰塵，導致頻繁更換。此外，這些材料不是ESD安全的。   美國國防部求助於Essentium and additive manufacturing(AM ),將3D列印定制插件的生產帶入內部，以幫助克服設計、材料和採購方面的挑戰。   AM 3D列印定制嵌件，實現快速嵌件設計、易於修改和持久耐用的聚合物   在掃描對象的3D渲染後，其數字輪廓被集成到與外殼尺寸匹配的CAD檔中。精確對應於物體幾何形狀的壓痕產生了緊密的配合，而不需要製造模具的時間和成本((Figure A).).   沒有浪費，沒有材料要切掉，輕微的變化很容易適應。一個新的或修改過的插頁可以在幾個小時內列印出來，只需花費燈絲的成本。   儘管目前的供應商提供的泡沫橡膠或聚苯乙烯泡沫插入材料有限，但Essentium提供了廣泛的工程級聚合物，每種聚合物都具有不同的特性，以匹配特定的應用，為每種類型的組件定制運輸選項。   與基於泡沫的材料相比，剛性細絲可以為硬物品提供堅實的基礎，而柔軟、柔韌的細絲可以為更敏感的設備提供緩衝和振動隔離。   Essentium材料可以注入不同的屬性，以印刷用於電子元件運輸的ESD安全插件，Essentium細絲可以抵抗幹腐、灰塵、水和溫度變化的影響，這些影響往往會損壞典型的基於泡沫的插件材料。基於Essentium聚合物的3D列印插入物更耐用、更便宜、生產速度更快，並且易於定制。   在這個例子中，印刷後在插件上鑽孔，以創建安全地將設備取出並放回箱子的繩把手((Figure B).     跳過模具   將定制案例插件的生產帶到需要的地方，縮短了開發週期，消除了第三方供應商，並提高了任務準備度。   此外，Essentium HSE 3D列印平臺的龐大構建體積提供了多功能性，可使用一臺機器將多種殼體尺寸和部件幾何尺寸的插件列印成一件，材料可針對手頭的工作進行優化-無需模具。   Essentium將高速擠出技術與工程級材料完美結合，可以取代傳統上用於為敏感設備定制插入件的繁瑣、昂貴和耗時的工藝。

NASA Artemis火箭中使用的3D列印零件

NASA Artemis火箭中使用的3D列印零件

人類的又一次飛躍！美國宇航局世界上最強大的火箭Artemis 1於11月16日發射。在由於技術問題和不利的天氣條件而幾次推遲之後，發射從佛羅里達州朝著我們的自然衛星的方向進行。這項任務標誌著美國重返月球計畫Artemis的開始。它的目標是:驗證美國國家航空航天局的太空船玤“獵戶座”是否有能力安全地運送宇航員到那裏。   為了舉起這個太空艙，美國一家專門從事火箭發動機設計的公司Aerojet Rocketdyne製造了四臺安裝在火箭上的RS-25發動機。它們被設計成能承受最極端的溫度，但也能給火箭足夠的動力繞月球飛行，然後返回地球。這些發動機的特殊性在於它們有很多3D列印的零件。   美國宇航局的太空船獵戶座的照片。(圖片來源:美國宇航局)   用於製造3D列印零件的3D金屬列印 對於火箭的設計，Aerojet Rocketdyne提供了39個推進元件，包括38個液體發動機和1個固體發動機。美國公司還準備了14個高壓罐。對於其大部分組件，它使用3D金屬列印，特別是鐳射粉末床融合(LPBF)。據製造商稱，這項技術將發動機的總生產成本降低了35%。在數年的延遲和數十億的超支之後，增材製造在費用管理方面證明了它的價值。     與此同時，另一家美國航空航太和國防公司諾斯羅普·格魯曼公司(Northrop Grumman)製造了專為NASA Artemis升空前兩分鐘的火箭推力設計的助推器。像RS-25發動機一樣，它們受益於增材製造技術。然而，沒有給出關於用於建造這些助推器的過程的資訊。   “這次成功的發射意味著美國宇航局和我們的合作夥伴正走在正確的軌道上，為了人類的利益，在太空探索比以往任何時候都更遠的地方，”美國宇航局探索系統開發任務理事會副助理署長吉姆·弗裏說。   隨著阿爾特彌斯任務的完成，美國宇航局為人類登上月球鋪平了道路。如果第一步被證明是成功的，下一次任務Artemis II將最早在2024年進行，並將攜帶4名宇航員。阿爾特彌斯三號隨後將登陸月球。有關該專案的更多資訊，請單擊這裏。在太空中3D列印的其他用途方面，研究也在進行中，試圖找到一種在月球上建造的方法。中佛羅里達大學已經成功3D列印磚塊月球風化層(月球上發現的稀薄塵埃)。   如何看待NASA的Artemis專案？請在下面的評論中或我們的商務化人際關係網,臉譜網，以及推特頁數！別忘了訂閱我們的免費週刊此處為時事通訊，將最新的3D列印新聞直接發送到您的收件箱！您還可以在我們的上找到我們的所有視頻油管（國外視頻網站）管道。   源文來源網路

東方航空的3D列印進階之路

東方航空的3D列印進階之路

中國東方航空(CEA)運營著一支現代化機隊，航線覆蓋177個國家/地區的1,062個目的地。為了保障飛行安全，東方航空技術有限公司肩負著東航飛機維護與部件維修的重任。航空業對安全標準的要求極高，那麼又是什麼讓東航產生了開始使用增材製造的想法呢？     時間回到2015年，東航的首架全新波音777客機出現了座位標誌印刷錯誤。因為這樣一個小錯誤便去購買替換件，成本過於昂貴，因此工程師使用了3D列印。新標誌在短短三天內便列印完成，而且成本更低，因此東航迅速成立了一個專門的AM實驗室。     東航增材製造實驗室   東方航空技術有限公司旗下的實驗室使用Fortus® 450mc和ULTEM™ 9085樹脂進行製作成品零件，ULTEM 9085是一種高性能熱塑材料，具有高強度重量比，符合FAA和CAAC25的相關要求。自成立以來，該實驗室已先後生產並安裝了300多個成品零件，東航也因此成為國內首家在商用飛機上採用3D列印內飾零件的航空公司。通過小批量的3D列印，公司縮短了交付時間和購買備件的成本，同時仍可確保為乘客提供安全舒適的飛行體驗。       “過去，只要有機艙零件損壞，我們就只能向指定供應商購買新零件，耗時可能達三個月之久。有時甚至根本沒有可用的零件，交付時間長就無法快速修復損壞的零件，這又進一步影響了乘客的飛行體驗。而這就是我們使用3D列印的原因，它高效、創新地解決了這個問題。”   ——陳志毅 東方航空技術有限公司 增材製造實驗室研發工程師       3D列印內飾零件   增材製造實驗室使東方航空技術有限公司能夠將其業務從提案提交轉變為零件設計，進而轉變為生產。該實驗室開發了許多不同的飛機內飾零件，包括座椅扶手、機艙門把手蓋板、行李架鎖扣、電子飛行包支架和報紙架。   許多飛行員都淘汰了厚厚的飛行手冊，轉而使用電子飛行包，因此增材製造實驗室設計並3D列印了定制的支架裝置。空客330和320、波音737和幾家商業航空公司旗下多種型號的飛機都購買並安裝了此裝置。   東方航空技術有限公司設計並3D列印了這種電子飛行包支架裝置。   東方航空技術有限公司增材製造實驗室3D列印的另一款飛行包支架裝置。   機艙座椅靠背上的報紙架經常與餐車碰撞，因此極易損壞，而損壞的零件則可能會傷害乘客。訂購新零件的交付時間很長，但實驗室可以快速設計、3D列印和安裝新零件，同時依然符合嚴格的批准指導原則。通過內部製造替換零件，東方航空技術有限公司可以有效地彌合當前供應鏈系統中的差距，一如既往地為乘客提供舒適的飛行體驗。   購買備用報紙架可能需要長達三個月的時間，因此東方航空技術有限公司增材製造實驗室使用3D列印製作替換件。     未來計畫   東方航空技術有限公司的增材製造實驗室已轉型為具有擴展能力的先進製造部門。       “中國東方航空公司計畫啟用空客350，該機型配備1,000多個3D列印飛行零件。作為對傳統製造方法的補充，3D列印的採用在未來將更為普遍。而其中的關鍵就在於獲取專業知識，充分準備好迎接未來的挑戰。”   ——陳志毅 東方航空技術有限公司 增材製造實驗室研發工程師     實驗室計畫探索更多增材製造在航空領域的應用，如安全別針儲物盒、3D列印模具、定制培訓輔助工具等，旨在實現零庫存、按需生產、數位化管理的智能製造。     源文摘自：Stratasys