迄今最大的3D打印金属晶格结构用于卫星

许多精彩的3D打印产品都与拓扑优化技术密不可分。例如：不久之前南极熊报道过由空客推出的世界第一辆3D打印摩托车Light Rider，ROBOT BIKE CO(RBC)公司设计的定制化3D打印自行车，晶格结构是在3d打印当中使用比较多的一种结构，晶格结构的材料特点是重量轻、高强度比和高特定刚性。并且带来各种热力学特征，晶格结构的超轻型结构适合用在抗冲击/爆炸系统、或者充当散热介质、声振、微波吸收结构和驱动系统中。

波音公司就将晶格结构的超轻3D打印材料用于飞机墙面和地板等非机械部件。这使得飞机重量大大减轻，提高飞机的燃油效率。感谢晶格结构的独特特性以及低体积容量，晶格结构与功能部件的设计结合已被证明是增材制造发挥潜力的优势领域。而如今，渐行渐近的晶格风又吹到了卫星应用领域。

除了飞机，晶格的另一大应用空间是太空探索，太空应用要求所使用的材料具有很高的强度、刚度和耐腐蚀性，最近位于丹麦哥本哈根的一家基础工程公司Adimant打印了据说是迄今为止最大的金属晶格结构用欧洲最大的卫星制造商Thales Alenia Space的卫星上。

据悉，这个含晶格的金属结构重量为1.7公斤，体积为134×28×500毫米。Thales Alenia Space在寻找这一晶格结构件的打印过程中并不是一帆风顺的，他们找到的设计文件都过于庞大和复杂，使得制造商容易陷入巨大的模型和无休止的构建文件的准备中。

不仅仅是建模，当晶格的设计趋于复杂的时候，制造方面的挑战就更大了，特别是例如钛合金这样的材料，可以表现出显著的残余应力，所以需要当心在一层构建完成后，下一层铺粉的时候粉刷的材质不能过于刚性，过于刚性的粉刷容易将晶格的微小结构借助残余应力带来的热变形而将刚刚构建好的结构进一步破坏掉。

△拓扑优化3d打印部件

Adimant的经验和软件使得他们成功的帮助Thales Alenia Space解决这些问题。Adimant的创始人Erik Andreassen是来自丹麦技术学院机械博士，他认为Adimant的主要能力是可以利用充分的设计自由度将金属3D打印的优势发挥出来，无论是拓扑优化还是晶格结构，深入的金属加工与建模知识是是由于在物理实验和多年的实践经验与金属Adimant的拿手好戏。

Thales Alenia Space可以说是金属3D打印的积极引入者，2016年就在Koreasat-5A 和 Koreasat-7 卫星上应用了最大的天线支架，支架是采用基于粉末床的金属激光熔融技术制造出来的，其尺寸为 447 x 204.5 x 391 mm ，重量却只有 1.13 kg，可以称得上是真正的轻量化部件。

△拓扑优化3d打印部件

国内铂力特、中国空间技术研究院等也在晶格的建模与金属打印方面积累了多年的经验，介于复杂的晶格结构可以提供卓越的产品性能，为组件轻量化打开了广阔的优化空间，南极熊相信将有更多的国内企业加入到这一阵列来。

来源：3d科学谷
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