3DCeram将为ThrustMe的太空推进系统提供 3D 打印陶瓷零件

2023年7月5日，南极熊获悉，法国3D打印原始设备制造商（OEM）和服务商3DCeram被选为法国太空推进器制造商ThrustMe的官方供应商，来为其太空推进系统提供 3D 打印陶瓷零件。

ThrustMe 现在将寻求利用3DCeram 在陶瓷增材制造方面的专业知识，并挖掘陶瓷材料在航空航天应用中的潜力。ThrustMe 的 3D 打印陶瓷方法旨在克服传统制造材料和技术的局限性。该公司声称，陶瓷增材制造提供了比传统制造更紧凑、更高效、更可靠的解决方案。

3DCeram 销售代表 ArnaudRoux 评论道：“就 3DCeram 而言，我们为与ThrustMe 的合作感到自豪，因为 3D 打印陶瓷组件已成功送入太空，这标志着增材制造应用的一个重要里程碑。这还标志着一个可以高效生产复杂和定制零件的新时代，超越了传统的制造限制。这一重大进步不仅验证了 3D 打印作为生产工具的可行性，而且激励我们进一步发展并释放未来的巨大可能性。”

△3DCeram 3D 打印机。 照片来自 3DCeram。

ThrustMe 转向增材制造

ThrustMe 成立于 2017 年，已成为新太空领域的关键参与者之一，专门从事电力推进系统的小型化。

“新太空”时代是指在私营公司的推动下，航天工业取得的最新发展和进步。ThrustMe 产品经理 Elena Zorzolli Rossi 表示，快速的技术进步推动了太空商业化的不断发展。佐佐利·罗西 (Zorzolli Rossi) 声称，公司需要承担更多风险、快速迭代并尝试新想法，以进一步发展航天工业。Zorzolli Rossi 补充道：“整个生产链需要做好准备以满足新空间成本或交货时间。”

2020年，ThrustMe在太空中成功演示了世界上首次以碘为燃料的电力推进系统。ThrustMe 现在主要向主要卫星发射厂商供货，并开设了一个新的生产设施，每年能够生产365 种产品。

Zorzolli Rossi 表示，经过长期的研究探索，ThrustMe选择采用 3D 打印来制造推进器中的特定部件，这一决定考虑到了许多使增材制造优于传统制造方法的因素。

Zorzolli Rossi 解释道：“首先，航天工业通常需要生产复杂的形状，而这些形状无法通过传统的加工方法轻松获得。在 ThrustMe，我们不仅谈论复杂性，还谈论小型化，这是我们产品开发的关键要求。在这种情况下，3D 打印提供了一种变革性的解决方案，能够以我们所需的精度创建特定的设计。”

此外，3D 打印的多功能性被认为是一个关键优势，使公司能够快速迭代和完善设计，而不会产生大量成本或交货时间。

Zorzolli Rossi 说道：“传统的制造工艺通常涉及模具或工具的创建，这可能既耗时又昂贵。通过 3D 打印，我们可以快速生产原型并以最短的设置时间迭代设计，从而促进更灵活的开发流程并加快我们的上市时间。”

△ThrustMe 航空航天组件。 照片来自 ThrustMe。

为什么要用陶瓷？

Zorzolli Rossi 表示：“在选择陶瓷材料之前，我们对几个因素进行了彻底的评估。使用陶瓷是考虑到了与恶劣的空间环境（如真空和极端温度范围）有关的多个关键因素，以及碘等离子体推进系统的具体特征（如基本粒子的高能通量、二次发射、强烈溅射和反应性离子蚀刻）。”

最终，影响这一决策的关键考虑因素与目标组件的运行环境有关。Zorzolli Ross 解释道：“我们的一些组件暴露在化学活性等离子体环境中的高温下，需要具有出色耐热性和耐化学性的材料。陶瓷因其卓越的热稳定性和化学稳定性而成为这方面最合适的选择。”

陶瓷广泛的导热率也使其成为一个有吸引力的选择。事实上，高效的热传递和热量隔离对于ThrustMe 的组件至关重要。这有助于有效引导热通量，并防止过热或过冷。陶瓷具有广泛的导电性能，可实现选择性传热并确保这些产品的最佳性能。

陶瓷的电性能在 ThrustMe 的材料选择过程中也发挥了重要作用。Zorzolli Ross 说道：“我们的组件需要一种能够有效隔离和防止高压电气击穿的材料。陶瓷具有卓越的电隔离特性，使其成为满足我们在这方面严格要求的理想选择。”

△ThrustMe 航空航天零件。照片来自 ThrustMe。

太空陶瓷3D打印

去年，法国航天局宣布正在研究陶瓷3D打印在空间子系统优化中的应用。研究人员特别评估了 3D 打印氧化物陶瓷材料如何改进空间推进关键子系统的设计。

这项研究强调，优化的钇铝石榴石 (YAG) 干凝胶在 3D 打印成复杂形状时可提供理想的强度和抗蠕变特性。因此，3D 打印的 YAG 陶瓷可用于形成未来深太空探索涡轮叶片中使用的金属合金的基础。  

此外，国际空间站 (ISS) 还装备了MadeIn Space 的陶瓷增材制造设施——涡轮陶瓷制造模块(CMM)。该模块包含一台 SLA 3D 打印机，用于演示在微重力环境下制造单件陶瓷涡轮机组件的可行性。据说这是第一台在太空轨道上运行的 SLA 3D 打印机。