CRP 工程级PBF复合材料应用于微型卫星和发射器，为航空航天业提供新机遇

微型卫星通常重量不到 2 公斤，虽然很小，但它们对航空航天领域产生着巨大影响。这些微型卫星结构紧凑且易于发射，如今被商业、政府、军事和民用机构用于多种目的，从监测电子烟雾污染、改善电信、收集数据到捕获高频信号，再到从太空拍摄的地球图像。但这些小型设备最近的激增和成功背后的原因是什么？一方面，微型卫星比大型卫星具有巨大的优势（例如更低的发射成本），并且它们得益于电子器件微型化的持续趋势。但还有另一个因素使它们的开发成为可能且易于实现：增材制造技术。

△发射器概念图：描述了V2Albapod Deployer释放4个Pocket Qubes的情况。照片由Rocket Lab提供。

CRP 集团的粉末床熔融（PBF）用工程级 Windform 复合材料为开发满足太空使用严酷要求的低成本微型卫星开创了新的机遇，该公司的碳纤维和玻璃纤维增强材料在开发时考虑了航空航天应用。

△Windform 材料对航空航天业的影响

CRP Technology长期与JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）等航空航天领导者合作，某些牌号成功地经受了重力测试并满足 NASA 和 ESA 的除气标准。正如我们将更详细地看到的，Windform 材料对于微型卫星的生产非常重要，多年来许多 Windform 卫星已发射并且仍然成功在轨运行的事实就证明了这一点。

Windform 材料和微型卫星的兴起

近年来，总部位于意大利的 CRP Technology及其姊妹公司CRP USA已成为众多航空航天领导者和机构的重要合作伙伴。这要归功于CRP 的PBF专用Windform 复合材料系列，该材料能够提供太空应用（例如微型卫星）以及平流层内应用（例如 UAS/UAV 系统和创新飞机发动机组件）所需的坚固性和耐用性（稍后会详细介绍）。

△土卫六发射器。照片来源：JAXA/NASA

CRP 的太空预制组件已被美国国家航空航天局 (NASA) 和日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 等国家航天机构以及航空航天行业领导者用于发射器和微型卫星的开发和生产。有趣的是，该公司的产品与CubeSat应用程序一起发展：近年来推出了许多新的Windform材料，以满足航空航天应用程序和相邻领域不断增长的需求。仅针对航空航天领域，该公司就提供七种工业级复合材料，这些材料具有一系列有益的特性，例如导电或绝缘特性以及防释气性。结合粉末床熔融工艺的精度，这些材料非常适合创建坚固、精细的结构，并经过优化以适应紧凑空间中的各种仪器和技术。

Windform材料在航空航天领域的应用有着许多成功的案例。例如，CRP Technology 和 CRP USA 与苏格兰航空航天公司 Alba Orbital 和总部位于宾夕法尼亚州的 Mini-Cubes LLC 建立了合作伙伴关系，前者正在建造和发射世界上最先进的皮卫星，后者专门开发用于观测和通信的 PocketQube 卫星任务。前者依靠 3D 打印设备 AlbaPod v2 将 PocketQube 卫星发射到轨道上。该发射器由 CRP Technology 制造，采用 Windform XT 2.0（一种碳纤维增强的聚酰胺复合材料）制成。它已成功用于四次任务，将25个PocketQube有效载荷发射到轨道上，如今AlbaPod v2是市场上唯一可可运行、经过飞行验证的PocketQube发射器。 CRP USA则与Mini-Cubes LLC合作，使用相同的Windform复合材料制造航天级PocketQube卫星。

Windform XT 2.0 为微型卫星提供了理想的材料特性，具有高拉伸强度、抗冲击性、抗排气性以及耐气压和耐流体性。Windform 复合材料系列的另一个特点是密度极低且重量轻（特别是与具有相当强度和耐用性的金属相比）。这一点至关重要，因为发射成本在很大程度上取决于有效载荷的重量，因此立方体卫星越轻，部署就越容易、越便宜。

与 FDM、SLA（甚至非复合材料 SLS）等其他 3D 打印工艺相比，CRP的 Windform 材料和 PBF 技术还具有多种优势，包括能够生产更坚固、更耐用的部件，并经认证可承受太空环境压力。（Windform 组件已成功通过了各种压力测试，包括沿所有三个轴进行高达 14 公斤的随机振动以及 -40 至 80 摄氏度的热真空循环。）Windform 材料还表现出排气合规性，适合与电子产品一起使用，如 PCB、电池和天线。Windform LX 还具有绝缘特性，这使其特别适合制作电子外壳。

△Oresat 采用三频 4 元件天线系统，尽管空间狭窄，但仍可完全运行。

Windform卫星应用

我们已经谈论了很多关于 3D 打印Windform 如何用于微型卫星和发射器的内容，但确切了解 3D 打印哪些部件以及原因是很有趣的。CRP 3D 打印技术的一种常见用途是创建可以安全、紧密地安装电子设备的复杂结构。该公司解释道：“Windform 克服了紧凑型卫星中多个板之间布线的复杂性挑战。”

例如，在 TuPOD 卫星中，CRPUSA 3D 打印了一个光滑的圆柱体，除了专门设计用来容纳带有电子器件的单板下部分外，没有任何空腔。得益于3D 打印设计和 Windform XT 2.0 的强度，电子板得到了充分的保护，免受 TubeSat 集成过程中可能发生的损坏。

CRP 还协助波特兰州立航空航天学会(PSAS) 最近计划的俄勒冈航空航天任务生产定制 3D 打印组件。最终目标是开发真空密封部件，能够有效地将多个电子元件安装在狭小的空间内，同时还能对它们进行绝缘。通过使用非导电 Windform LX 材料，PSAS 能够制造出满足三频段、四元件天线的封装密度需求的外壳。

PSAS 团队的一名成员说道：“据我们所知，没有任何其他卫星具有这种天线密度。我们非常高兴找到 CRP 的 Windform LX。它绝对改变了我们设计卫星所有部件的方式。” CRP的高性能复合材料还被用于生产下一代微型卫星的结构部件。

△CRP 技术适用于 FLYING-CAM 最大、功能最齐全的超级无人机，具有增强的耐用性。

让太空触手可及

Windform 材料和 3D 打印的使用在微型卫星的扩散中发挥了重要作用，帮助轨道系统从一项为资金雄厚的研究组织和航天机构保留的利基技术发展为每个人都更容易使用的技术。增材制造空间技术的民主化有可能改变国家和公司等，因为它允许前所未有地获取有关我们世界的信息和见解。CRP 设想，由于特定增材制造材料和技术的广泛应用，太空探索将在未来得到扩展。微型卫星是这一进步的一部分，这些小型设备如今可用于多种用途，从简单的观测到更复杂的数据收集和探索。

CRP 表示：“Windform 中 3D 打印技术的使用彻底改变了微型和纳米卫星的开发并使之民主化。这些卫星的特点是质量轻、标准化高，并且使用商业组件，从而大大降低了成本和开发时间。”值得注意的是，微型卫星的开发只是CRP集团在航空航天领域发挥作用的领域之一。

△新一代飞机采用尖端 Windform 组件，可显著降低噪音和摩擦。

下一代飞机实现可持续发展

CRP 集团的 Windform 材料也被用于开发以效率为优先设计的新一代飞机。这些飞机采用了尖端的 Windform 组件，带来了明显的改进。在一个用例中，3D 打印发动机组件在生产飞机发动机方面发挥了关键作用，与现有的高效发动机相比，效率提高了 10%。这一成就是提高现代飞机性能和可持续性的持续努力的一个重要里程碑。

CRP公司表示：“该项目的主要成就在于部件的强度、轻便性以及纤薄性。该发动机的部件首次经过测试并获得批准，因为它们能够提高速度性能，同时减少噪音和摩擦。” 该用例的细节大多未公开，但已成功通过了漫长而复杂的试验，目前正进入下一阶段的常规生产交付。

无人机和无人机是 CRP 集团的另一个重要垂直领域，该公司提供生产飞行就绪结构、支架和推进系统等轻型部件、替换部件、遥控器等的服务。

最终，CRP 集团的技术，特别是其坚固的 Windform 材料，能够为更广泛的组织、研究人员和初创公司解锁航空航天应用，帮助开创一个新时代。