歐航局成立先進制造實驗室研究3D打印技術(shù)
“有大量的新興技術(shù)具有明顯的潛力,比如更輕、更便宜的航天器結(jié)構(gòu),但我們必須確保它們完全適用于無限的太空。”負責(zé)先進制造實驗室的AndrewBarnes說。“我們的實驗室旨在為太空任務(wù)評估備選材料和制造工藝,并在太空任務(wù)的早期開發(fā)中提前篩選材料和工藝。由此獲得的結(jié)果將有助于幫助ESA和其它航天產(chǎn)業(yè)決定未來技術(shù)投資的方向。
據(jù)了解,該實驗室配備有金屬3D打印機以及功能強大的顯微鏡、X射線CT設(shè)備和幾個窯爐。該實驗室還可以用于機械測試,比如顯微硬度和抗拉強度測試等。除此之外,研究人員還可以使用RAL的其他設(shè)施,比如中央激光設(shè)施(Central Laser Facility)、ISIS中子和介子源(ISISneutronandmuonsource)、鉆石光源、以及半導(dǎo)體潔凈室和低溫實驗室等。
“我們已經(jīng)使用了STFCISIS脈沖散裂中子源來研究攪拌摩擦焊接的鈦部件的結(jié)構(gòu)完整性,并將其用于航天器推進劑貯箱中。”該實驗室研究員SarahBaker說。“ISIS可以利用中子衍射來測量粒狀材料中的殘余應(yīng)力(residualstress)。”
“摩擦焊接是利用高速摩擦將金屬部分焊接在一起,而不是利用外部發(fā)熱來融化零件。摩擦焊接可以獲得更強的焊接效果。使用ISIS我們可以通過測量內(nèi)部應(yīng)力來確認終的焊接質(zhì)量。”
另外,該實驗室的工作還包括對3D打印過程的仔細檢驗,具體包括設(shè)計過程、物理工藝參數(shù)和材料,及其對制造零件質(zhì)量的影響等。這座先進制造實驗室新還加入了一個遍布歐洲的ESA實驗室網(wǎng)絡(luò)——該網(wǎng)絡(luò)包括歐洲航天研究和技術(shù)中心(ESTEC)等。
位于荷蘭ESTEC被ESA形容為歐洲太空計劃的“技術(shù)心臟”。它材料和電器元件實驗室在材料和設(shè)備的檢測方面承擔(dān)了大量的任務(wù)。根據(jù)ESTEC材料技術(shù)負責(zé)人Tommaso Ghidini的說法,新成立的先進制造實驗室將為其所做的工作提供更多必要的支持。
“在ESTEC,大部分的工作是在快速反饋的基礎(chǔ)上來支持太空項目的需要,對材料和設(shè)備進行測試和故障分析,不過它是在比較高的技術(shù)成熟度水平上進行的。”他說。“而Harwell的這家實驗室將通過專注于成熟度比較低的技術(shù)來協(xié)助ESTEC。在這里,我們可以在不同的基礎(chǔ)上進行研究,通過將樣品轉(zhuǎn)化為納米模型去理解樣品的根本結(jié)構(gòu),以及它的物理性能,所以我們可以真正實現(xiàn)由內(nèi)到外了解備選材料,或找到具有很高太空應(yīng)用潛力的早期技術(shù)。”
這座新的實驗室是歐航局先進制造計劃的一部分。該計劃是近才制訂的,其主要目的是推動增材制造和其他先進的制造技術(shù)在歐洲所有太空計劃中的應(yīng)用,以及為其制訂終標(biāo)準。