CNES引入INTAMSYS聚合物FFF技術(shù)，簡化衛(wèi)星組件和無人機生產(chǎn)流程

2024年10月22日，南極熊獲悉，法國政府航天機構(gòu)國家空間研究中心(CNES) 正在引進INTAMSYS的FFF增材制造技術(shù)來增強其空間技術(shù)能力。

法國國家太空研究中心成立于 1961 年，負責(zé)研究、設(shè)計和操作太空任務(wù)，并促進歐洲和國際太空技術(shù)的發(fā)展。其中，CNES的實現(xiàn)與集成 (RI) 部門專門負責(zé)衛(wèi)星的組裝和測試，以及開發(fā)工具和手段，以方便在發(fā)射前在法國國家空間研究中心的潔凈室中進行組裝和測試（例如集成框架、多用途手推車、起重設(shè)備等）。這些潔凈室保持精確的條件，以確保衛(wèi)星組件處于穩(wěn)定的環(huán)境。

CNES機械集成部門經(jīng)理Theodore Froissart 說道：“INTAMSYS 3D 打印機的易用性和高打印質(zhì)量非常出色，完美地解決了我們的挑戰(zhàn)，極大地促進了我們的工作流程�，F(xiàn)在，我們可以通過點擊打印功能利用 INTAMSYS 的所有材料。此外，INTAMSYS 合作伙伴 CADvision 反應(yīng)迅速，提供出色的本地支持，允許共同開發(fā)機器和軟件的改進，進一步提高效率和工作流程�！�

△CNES增材制造實驗室。照片來自 CNES 和 INTAMSYS

3D 打印可加快衛(wèi)星工具制造速度

為了生產(chǎn)這些工具和設(shè)備，例如集成框架、多用途手推車，法國國家空間研究中心越來越多地使用FFF 3D 打印方法和創(chuàng)新聚合物材料。法國國家空間研究中心的增材制造實驗室最初于 2014 年使用單材料打印機，由于需求量大和需要生產(chǎn)的零件數(shù)量多，該實驗室發(fā)展迅速。

據(jù)該公司介紹，INTAMSYS FUNMAT PRO 610HT是首臺集成到 CNES 太空研究中的 INTAMSYS 3D 打印機。后來，F(xiàn)UNMAT PRO 410也于最近加入，以補充同一實驗室內(nèi)現(xiàn)有的打印機系列。

△FUNMATPRO 610HT 3D 打印機。照片來自 INTAMSYS。

在整合增材制造之前，CNES 面臨著傳統(tǒng)制造方法的諸多挑戰(zhàn)，特別是在潔凈室和衛(wèi)星測試中使用的合格材料方面。此外，生產(chǎn)工具所需的設(shè)計和制造周期較長，這也影響了效率。

通過利用 3D 打印，CNES 能夠?qū)⒋诉^程簡化為一天，實現(xiàn)快速原型設(shè)計和設(shè)計迭代，從而簡化測試和衛(wèi)星組裝過程。

據(jù)該公司介紹，采用 INTAMSYS FUNMAT PRO 610HT 使 CNES 能夠使用其想要的任何材料，例如聚碳酸酯、PEEK 和 ULTEM，這些材料對于制造衛(wèi)星測試所需的復(fù)雜工具至關(guān)重要。

FUNMAT PRO 610HT 的功能顯著提高了效率。即使使用歐洲航天局(ESA) 開發(fā)的 PEEK-ESD 等高度專用的材料，CNES 仍可以通過僅調(diào)整一些參數(shù)在INTAMSUITE NEO（INTAMSYS 的切片機）中使用 INTAMSYS PEEK 型材。通過這一小步調(diào)整，第一批部件即可準備打印。

法國國家太空研究中心探索衛(wèi)星測試的新應(yīng)用

CNES 開發(fā)的應(yīng)用多種多樣，從簡單的潔凈室工具到用于衛(wèi)星測試的復(fù)雜結(jié)構(gòu)工具，包括發(fā)射前的熱循環(huán)、沖擊和振動測試。

平流層無人機結(jié)構(gòu)是這些復(fù)雜的航空航天應(yīng)用之一，需要理想的真空室和測試環(huán)境條件。該部件使用 ULTEM TM 9085 材料在 FUNMAT PRO 610HT 3D 打印機上一體式打印。得益于 3D 打印機的 610 x 508 x508 毫米構(gòu)建體積和 300°C 恒定腔體溫度，以及高溫?zé)嵯到y(tǒng)，該部件得以精確 3D 打印。

CNES 表示，平流層無人機結(jié)構(gòu)的設(shè)計將放置在平流層氣球下方進行驗證測試。因此，CNES 必須在不同的環(huán)境中測試該部件，模擬稀薄甚至無大氣的條件，以確保其適合極端條件。

△平流層無人機結(jié)構(gòu)。照片來自 CNES 和 INTAMSYS。

在原型測試過程中，該設(shè)計得到了法國國家空間研究中心機械工程師的認證。在同一測試中，材料ULTEM TM 9085 也得到了認證，證實了其在真空室內(nèi)的兼容性，不會產(chǎn)生排氣，這是保持理想光學(xué)性能的關(guān)鍵因素。

除了低排氣特性外，ULTEM TM在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用還因其出色的強度重量比和高耐熱性而至關(guān)重要，這使其成為制造在太空極端條件下工作的部件的理想選擇。

另一個使用 3D 打印技術(shù)的著名項目是MMX火星車，這是 CNES、日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)(JAXA) 和德國航空航天中心(DLR)之間的合作項目。MMX 是“火星衛(wèi)星探索”的縮寫，是一款小型火星車，旨在探索火星最大的衛(wèi)星火衛(wèi)一。對于這個項目，該團隊利用 3D打印技術(shù)來創(chuàng)建、組裝和測試火星車的部件。

△MMX 探測車項目。照片來自 CNES。

展望未來，法國國家太空研究中心打算增強其增材制造技術(shù)，同時努力最大限度地發(fā)揮3D打印在太空探索方面的優(yōu)勢。