Fabrisonic为NASA的喷气推进实验室3D打印卫星热交换器

2021 年 02 月 05 日

      固态金属3D打印专家Fabrisonic利用其紧凑的SonicLayer 1200 3D打印机为NASA的喷气推进实验室(JPL)创建了价值更高的卫星热交换器。Fabrisonic没有使用其标准的SonicLayer 7200来生产温度调节器及其复杂的内部几何结构,而是选择部署其更小,更高效的机器。最终的组件不仅证明更具成本效益,而且其密封件还通过了JPL的严格测试,包括模拟的Atlas V火箭发射。

  图为Fabrisonic在NASA JPL实验室的3D打印热交换器。使用其SonicLayer 1200 3D打印机,Fabrisonic能够比以前更加经济高效地制造热交换器(如图所示)。图片来自Fabrisonic。
  Fabrisonic与NASA的持续合作
       Fabrisonic成立于2011年,是金属3D打印服务提供商,其使用其专有的超声波增材制造(UAM)流程履行订单。混合制造技术本质上涉及将金属带超声焊接成层,一旦物体成形,使用CNC加工将使其具有更复杂的特征。
      由于该技术在低温下运行,因此有时可用于3D打印集成电子设备,该公司最近尝试制造更大的混合结构。不过,更常见的是,该过程部署在航空航天应用程序中,Fabrisonic多次与NASA合作。例如,与Luna Innovations合作,该公司设法将3D打印传感器直接打印到NASA燃油管上,而在另一个SBIR项目中,该公司目前正在开发UAM耐腐蚀覆层。现在,作为其最近与NASA合作的一部分,Fabrisonic已利用其UAM流程创建了另一个最终用途的航天组件。
  正在将Atlas V发射到太空的图像。Fabrisonic的3D打印部件通过了NASA的JPL测试,包括对Atlas V火箭发射的模拟(如图)。图片来自NASA。
  创建温度调节装置
       在最新的NASA项目中,Fabrisonic受犹他州立大学(USU)工程学院委托,为热卫星系统开发两个独特的部件。尽管以前已经使用Fabrisonic的SonicLayer 7200 3D打印机实现了全密封组件,但这次,该公司的工程师选择使用1200机器,而是使用更具成本效益的10 x 10 x 10英寸构建体积。
       在生产过程中,团队采用加减法相结合的方法,使用CNC加工来创建零件的复杂流体通道,并在其中填充支撑材料。一旦放置到位,这些支撑件就可以有效地防止在打印时多余的金属被挤出到设备的空腔中。在后处理中,其中的支撑材料被洗掉了,然后将零件加工成最终形状,使交换器具有平滑,准确的流体通道。为了测试设备的密封性和防漏性(这对于最终用途至关重要),然后对它们进行了严格的JPL测试。
      最终,这些零件征服了一系列测试,包括被淹没在水下,承受50 psi的压力以及模拟Atlas V上经历的振动。通过初步评估后,这些设备现已运往USU进行最终测试。其中将使用氦检漏仪模拟太空真空。
  3D打印热交换器的兴起
       多年来,3D打印已用于生产许多不同的热交换器,其应用范围从汽车到清洁能源的产生。2017年10月,法国化学公司Air Liquide的3D打印热交换器获得了欧洲化学工程联合会(EFCE)的奖项。据报道,通过蒸汽重整天然气,该添加剂制造的反应器能够提高其氢气生产过程的效率。
       同样,美国企业集团GE的研发部门GE Research已使用3D打印来生产用于发电应用的超低排放热交换器。这项先进的添加剂设备是为期两年的项目的一部分,旨在使发电厂更清洁,更高效。
     Farsoon在内的3D打印行业企业也已经尝试过优化热调节设备,而我国公司在2019年3D打印了铜的概念验证。通过将复杂的螺旋形设备整体制造,Farsoon能够减少总成本降低了35%。

 

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