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武漢易成三維科技是國內(nèi)領(lǐng)先的3D打印、三維掃描儀綜合方案供應(yīng)商，始終專注于制造、教育、科研、軍工等領(lǐng)域，迄今為止已為約600所著名高校、科研院所、約10000個企業(yè)機構(gòu)提供專業(yè)的3D打印設(shè)備、服務(wù)及平臺化數(shù)字智造應(yīng)用方案。

隨著航天工業(yè)對新的前沿領(lǐng)域的探求，復(fù)合材料3D打印等創(chuàng)新技術(shù)的好處日益顯現(xiàn)，同時為促進新的科技革命，近軌人造衛(wèi)星越來越向輕量化、小體積發(fā)展。碳纖維3d打印技術(shù)為這種太空飛行器在惡劣環(huán)境中向更小、更輕、更強、更穩(wěn)定發(fā)展提供了可能。過去幾年間，發(fā)射到軌道上的超小型立方體衛(wèi)星數(shù)量不斷增加。大多數(shù)情況下，它們呈鏈狀或群狀進入軌道。

這類超小型衛(wèi)星具有其固有優(yōu)點。其穩(wěn)定性體現(xiàn)在如果系統(tǒng)的一個或多個元件發(fā)生故障，通信不會中斷。它的信號可以覆蓋遠離赤道的區(qū)域，具有低信號延遲。總之，這種超小衛(wèi)星通信范圍廣、速度快、穩(wěn)定性高。而標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計可減少開發(fā)和制造的成本和時間。這種超小型航天器十分受歡迎——某種程度上，它們可以把研發(fā)機構(gòu)和商業(yè)贊助企業(yè)緊密聯(lián)系在一起，僅谷歌和埃隆·馬斯克的SpaceX就計劃在本十年內(nèi)發(fā)射約50000顆立方體小衛(wèi)星。

武漢易成三維科技開發(fā)了一種具有碳纖維增強和拓撲優(yōu)化的立方體小衛(wèi)星框架。該種由設(shè)計團隊設(shè)計的輕質(zhì)復(fù)合3D打印多單元立方體衛(wèi)星結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了很久前即有的構(gòu)思。用Anisoprint設(shè)備打印的小衛(wèi)星，最小的型號長寬高僅為10cmX10cmX10cm，實驗打印采用了PETG+CCF（復(fù)合碳纖維）的材料組合。

碳纖維3d打印研究工程師說道：“增材制造和其拓撲優(yōu)化方法為大幅減輕小型航天器的重量提供了機會?！北娝苤?，碳纖維工業(yè)級設(shè)備 500可制造足夠堅固的零件，以承載強力，并具有耐熱性，以便在溫度范圍為±150°C的開放太空環(huán)境中運行。這也是為什么選擇高溫塑料PEEK作為框架的原因。相比之下，非工程塑料的工作溫度范圍只適用于在地制造。同時，通過強化設(shè)計和定向加固-定制纖維路徑-設(shè)計的方式，使框架重量降至200.6克——比傳統(tǒng)制造方法制造的類鋁外殼重量輕49.7%。

連續(xù)纖維增強聚合物具有明顯的各向異性性能，表現(xiàn)為沿纖維方向的高彈性模量和橫向低彈性模量。從這一點來看，正確的材料選用對于結(jié)構(gòu)非常重要。各向異性打印可以自由規(guī)劃纖維，而拓撲優(yōu)化幫助減少了材料無效區(qū)域。來看拓撲優(yōu)化復(fù)合材料打印出的小衛(wèi)星框架的參考參數(shù)：

此類小衛(wèi)星的量產(chǎn)和發(fā)射會直接影響航空航天工業(yè)的成本。要知道，這些運營費用對于任何種類的太空飛行器運營都是不可避免的。我們正致力于的是從企業(yè)和消費者身上卸下這一成本負擔(dān)，通過高比強度的復(fù)合材料3D打印，真正做到把小型衛(wèi)星框架制造實現(xiàn)規(guī)?；?....

結(jié)合近年來一系列正在施行的空間計劃，可以看出，在近地軌道，探索的腳步已然啟程，且絕不停息。