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3D打印在月球车上的应用
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三维打印机展厅
三维打印机, 快速成型机, 3D打印材料/光固化材料, 快速成型制造软件, ...
在美国亚利桑那州的大沙漠中,漫游着一辆奇怪的白色车,它奔跑在复杂多变的沙漠地形中,经受狂风肆虐,日头暴晒,气温不断从一个极端走向另一个极端,在各种苛刻条件下纵横驰骋。这辆奇怪的车其实是属于美国航空航天局(NASA)的一辆月球车,宇航员和工程师则是在测试在残酷火星环境下,如何驾驶着月球车驶过岩石沙粒,上坡下坡。

这个项目被称为沙漠之鼠(Desert RATS)。而正被测试的月球车,大约有一辆悍马车的大小, 跟普通车辆不同的是,它的驾驶室同时还是一个加压舱,以支持人类在太空环境驾驶。 这辆月球车很可能最终会成为一辆火星车,成为人类探索火星的工具。在不远的将来,这种车辆可能会被用来帮助人类研究近地小行星。

这辆月球车是美国国家航空航天局专门为拓展人类活动空间而制作的,可乘坐两名宇航员,可行走多天,为他们研究外星表面提供便利。12个坚固耐用的车轮,安装在六轴上,确保能行驶在不规则,不确定的地形。驾驶舱可向前伸出,可以倾斜,能通过观察室观察地表。

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3D打印在月球车上的应用

要设计这样强悍和特殊的车辆,NASA的工程师必须投入最高的智慧和最先进的技术。比方说,月球车约有70个零件是通过直接数字化生产:直接从电脑设计出零件,然后在Stratasys公司生产级别的3D打印机里制作出来的。这个过程名叫熔融堆积成型(FDM)技术或增材制造,俗称三维打印或3D打印,能制作坚固耐用,足以适应火星地形的复杂形状的零件。

当你需要建立很少量,但需高度定制化的车辆,并对他们做超乎寻常的严格测试时,采用传统的零件存储,加工和制造的方法是远远不够的。NASA的月球车上三维打印的零件包括阻燃口及其外壳,摄像头支架,大荚门,还有一个很大的“奇形怪状”的零件(其功能相当于前保险杠),还有很多别的自定义紧固装置。 熔融堆积成型(FDM)技术(三维打印)为灵活设计和快速周转提供了技术保障,能快速方便地为复杂的电子组件构建定制的外壳,例如,有一个异常扭曲的耳形外壳(如图),用传统的机器制造是几乎不可能的, 或者至少是非常昂贵的,而运用三维打印就方便多了。

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NASA使用3D打印的主要材料有ABS,PCABS和聚碳酸酯材料。Stratasys的 FDM技术能生产工业级别的热塑性塑料部件的技术,其成品重量轻,但足够耐用,可当功能件来使用。

只许成功,不许失败

NASA测试工程师克里斯·查普曼说:“你总是希望它尽可能的轻,但又希望它足够强大,还必须考虑安全因素,不能让人受到伤害。”对于人类的太空旅行,美国NASA有个座右铭:只许成功,不许失败。月球车的太空之旅从地球发射开始就要承受高强度的压力。 “你需要达到几千英里每小时的速度,才能脱离地球的大气层。所以,你必须要处理好所有这些振动,不能进入太空后发现车辆被损害了”,查普曼说。

NASA的工程师还利用三维打印来做原型测试工作,用3D打印的模型来测试形状,装配和功能,最终这些模型将换用其他材料其他方法制作。这确保了送去用传统方法制造的零件都是最佳的设计方案,解决了昂贵的开模问题。“每个人都想省钱,我们也有预算,跟其他人没什么不同”查普曼说。

美国NASA还发布过用月球表面岩石做3D打印原料和建立月球基地计划;欧空局ESA也同样有建立月球基地计划 。看来,人类的外太空圈地梦想已经不再只是科幻而已。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2014-4-9)
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