Stratasys子公司为NASA 3D打印30个卫星天线阵列

近日，Stratasys公司下属专业从事3D打印服务的子公司RedEye已经与美国宇航局的喷气推进实验室（JPL）合作，为其FORMOSAT-7/COSMIC-2卫星发射任务3D打印了30个天线阵列支架。

计算机生成的FORMOSAT-7 / COSMIC-2图片，预定于2016年发射

COSMIC-1于2006年被送入外层空间轨道，其目的是收集全球范围内的温度、湿度、压力、电离层和大气数据，包括一些难以获取样本的地区，如上海洋上空和极地地区等。由于COSMIC-1的成功，美国政府一直在继续推进名为FORMOSAT-7 / COSMIC-2后续计划，准备于2016年发射6颗卫星进入轨道，到2018年再发射6颗。

COSMIC-2的任务将标志着3D打印的外部功能部件首次在外太空发挥作用。该天线阵列将捕获大气和电离层数据，以帮助提高天气预报模式，推进地球上的气象研究。

一个标准的天线阵列支架设计使用宇航石英（astroquartz）材料进行传统的机加工而成的。所谓宇航石英（astroquartz）材料，是一种可用于外层空间的先进复合材料。一般来说，使用宇航石英材料制造定制的线阵列是耗时且昂贵的，因为整个制造过程的成本（使用一个定制的模具真空成形）和缺乏可调节性的（薄铜片需要永久地粘在宇航石英层之间）。

为了保证项目按时、按预算完成，喷气推进实验室（JPL）需要一种替代方法。于是他们转向RedEye为其3D打印这些零部件，而且要求这些部件能够适应卫星天线阵列复杂的设计，并且强度足够高，能够承受外太空的严苛环境。

RedEye使用的是熔融沉积成型（FDM）技术和耐用的ULTEM 9085材料来完成这些定制的部件。ULTEM 9085是一种热塑性材料，具有与铝金属相似的强度，但重要轻得多。

“将FDM技术用于这样的项目我们从来没有做过。”RedEye副总裁兼总经理Jim Bartel称，“如果这项技术能在太空恶劣环境中使用，那么它在地球上的应用将几乎没有限制。”

而ULTEM 9085已经接受了航空航天工业的严格审核，并通过了美国联邦航空管理局（FAA）的可燃性评定。但是它以前还未曾经受过外层空间应用的考验。因此，据南极熊3D打印网了解，除了标准的功能测试（如天线波束方向、效率、和阻抗匹配等），FDM ULTEM 9085和部件必须经过进一步的测试，以满足NASA B/B1类飞行硬件要求。其中的一些测试包括敏感性紫外线辐射、原子氧易受损性、脱气、热性能测试、符合火箭发射标准的振动/声学载荷等。

ULTEM 9085的性能满足了所有的性能测试要求。为了保护天线阵列支架不受氧原子和紫外线辐射伤害，NASA还在上面加了一层S13G防护涂料。

从2012年3月到2013年4月，RedEye一共制造了30个天线阵列结构以用于成型、匹配和功能测试。直到2014年，RedEye才得以顺利进入JPL核准的供应商名单，并交付了30个完整的天线进行最后的测试和集成。

“该阵列的复杂设计和ULTEM 9085的耐用性使得增材制造成为这一项目的理想选择。”RedEye公司负责航空航天和国防领域的战略客户经理Joel Smith说。“它不仅证明了3D打印部件的强度，但使用FDM技术来制造这些支架能够显著降低时间和成本。”