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  • 盘点2021年进入NASA SBIR计划的第二阶段的10个3D打印项目

     中国3D打印网5月19日讯,每年,美国国家航空航天局(NASA)的小型企业创新研究(SBIR)计划都将合同授予全美国的小型企业,以促进创新性航天技术的研究和商业化。随着将人类重返月球的新努力临近,比以往任何时候都更多的创业公司正在加紧支持该机构即将进行的太空探索和殖民化计划,这项计划预计将在2020年代中期投入太空。 2021年5月14日,航天局宣布投资1.05亿美元,向127个美国小型企业提供140个新的II期奖励,以帮助他们将创新推向市场。被选中的公司中有十家将利用这笔资金开发与3D打印相关的项目,这是外层空间制造最有前途的技术之一。
             第二阶段获奖者均于2020年获得了SBIR第一阶段合同,以展示其创新的优点,并展示它们如何为NASA在人类探索,太空技术,科学和航空领域的努力做出贡献。每个团队将获得多达750,000美元的奖金,以将其技术推进潜在的商业化,研究团队将花费长达两年的时间来开发,演示和交付其拟议的项目。如果他们表现出希望,该计划将提供额外的资金机会,以帮助小型企业在航天局之外寻找投资者和客户。
    NASA在低地球轨道,绕月球及其表面绕行以及在远至包括火星在内的目的地进行的探索运动

     NASA在低地球轨道,绕月球及其表面绕行以及在远至包括火星在内的目的地进行的探索运动。图片由NASA提供。
          在即将到来的太空经济中受到机遇的鼓舞,在第一阶段,所有选定的技术已经在各自领域展现出巨大的潜在影响。正如我们过去报道的那样,数十家初创公司正在将3D打印技术用作其SBIR项目的基础。对于这一轮特殊的融资,项目范围从用于制造辐射屏蔽组件的激光增材制造(AM)系统到用于太空中大型金属结构的3D打印的新工艺。以下是创新的发展:
     1.相对论空间的实时错误检测
         著名的3D打印火箭开发商Relativity Space已经创建了世界上最大的金属3D打印机平台,以自动进行火箭制造,这被称为Stargate工厂。现在,该公司将在接下来的24个月内努力完善其电焊AM平台的实时原位探伤能力。这家太空初创公司提议发展其整套传感器和摄像头技术,以在其3D打印机中执行自动,实时的缺陷检测,识别和校正。这可能会成为3D打印非行星飞行的关键推动因素,并为NASA带来广泛的潜在应用。这包括就地制造,按需制造原料以及由于有效载荷量限制而无法从地球发射的制造对象,例如可以用打印机在月球表面上制造的栖息地组件。
     Relativity Space的设施包括Terran 1运载火箭和Stargate打印机的设计,工程和生产
     Relativity Space的设施包括Terran 1运载火箭和Stargate打印机的设计,工程和生产。图片由相对论空间提供。
    2. IERUS Tech的Satellite 3D打印机
          寻求开发在轨制造技术的是阿拉巴马州的工程公司IERUS Technologies。该小组进行专门的大规模AM加工,以在外部空间环境中自动制造和维修大型结构(例如商业卫星)。通过利用加性摩擦搅拌沉积(AFS-D)工艺,工程师希望为修复和3D打印金属结构提供一条新途径。根据该初创公司的建议,AFS-D可在开放的大气条件下生产出完全致密的近净形结构,非常适合3D打印太空中的大型金属结构并在地球上制造大型桁架,太阳能电池板和天线反射器。
    3. Advanced Cooling Tech的3D打印回路热管
        由于商业卫星的激增,航天工业正在应对对低成本热控制系统的日益增长的需求。这使热管理解决方案公司Advanced Cooling Technologies创造了3D打印回路热管(LHP)。这种高效且灵活的装置通常用于航天器(例如CubeSats和SmallSats),但制造成本太高。这家初创公司总部位于宾夕法尼亚州,使用直接金属激光烧结(DMLS)开发了一种低成本的LHP蒸发器,该蒸发器省去了使LHP如此昂贵的一系列高技能,劳动密集型步骤。该小组计划找到一种方法来简化用于更高功率,大型卫星应用,行星漫游器和着陆器的技术。
    Quadrus Advanced Manufacturing具有多年为美国政府机构提供3D打印认证组件的经验
    Quadrus Advanced Manufacturing具有多年为美国政府机构提供3D打印认证组件的经验。图片由Quadrus Advanced Man提供

    4. Quadrus AM的卫星服务技术
          Quadrus Advanced Manufacturing将专注于一种新颖的卫星服务技术。阿拉巴马州的一家公司创建了一种3D打印的防漏装置,可以将液体推进剂从维修卫星安全地转移到客户卫星。其极其简单的敏捷防漏接口(ADLI)设计使用四个3D打印部件,这些部件配置为与由镍钛诺形成的定制波纹管接口。 ADLI可能会插入计划中的轨道维修任务中,例如即将推出的NASA的“在轨服务,组装和制造-1”(OSAM-1)后续产品,甚至可能是在流动站中插入的,可以将推进剂转移到在旗舰2026年火星样本返回任务期间发射运载工具,以收集红色星球上的岩石和尘埃。
    5. UES的CT验证技术
          俄亥俄州的企业UES提出了一种检测和验证AM的计算机断层扫描(CT)过程的方法,例如X射线CT,这是一种广泛使用的无损评估(NDE)方法,用于3D打印组件中的质量控制和建后检查。在新工艺中获得的知识将为改进AM组件中的缺陷检测提供CT扫描策略,使用串行切片作为基础真相比较来评估CT中的缺陷检测能力,并量化CT数据集中缺少缺陷的风险。 UES在其提案中表示,已完成组件的可靠NDE仍然是广泛使用AM组件的障碍。他们的新想法可以帮助NASA开展许多潜在的AM应用程序和项目。
    6. Sierra Lobo的3D打印低温罐
         拥有超过1亿美元的合同,俄亥俄州企业Sierra Lobo将与Big Metal Additive合作,使用独特的混合添加剂方法来制造和测试低温液化和储罐,以制造具有直接集成到其墙体中的大面积冷却通道的储罐。只有使用混合添加剂技术才能实现的独特罐形状可以提高推进剂传输能力,并最大限度地提高航天器的包装能力。在项目的第二阶段,热真空测试将验证过程的热流体性能以及对第一阶段开发的热模型的预测。在最大程度地提高可重复性的同时最大程度地减少制造此类储罐所需的人工时间是最大的优势之一这项技术和NASA可以将其用于登月通道,月球运行,行星际运行以及离地的原地资源利用。
    7. Advanced Fuel Research的3D打印空气质量测试技术
         领先的技术开发商Advanced Fuel Research提出了用于太空生命支持系统的制造和测试技术,主要用于宇航服,最终用于机舱空气再生。由于机组人员暴露于太空中的各种污染物,因此该团队希望制造和测试结构化的,基于碳的多污染物痕量污染物(TC)吸附剂,以用于舱外活动中的太空服。在第一阶段中,该项目成功地证明了3D打印PEEK聚合物衍生的吸附剂在去除接近7天航天器最大允许浓度(SMAC)限值的浓度的空气中污染物氨,甲醛和甲硫醇方面的有效性。第二阶段完成后,该技术可以在美国海军潜艇的空气振兴,商用和军用飞机,未来的绿色建筑空调系统以及先进的潜水系统中找到应用。
    8. PolarOnyx的3D打印辐射屏蔽
          专注于先进的3D激光制造,总部位于加利福尼亚的PolarOnyx在第一阶段创建了前所未有的激光AM系统,通过混合可有效屏蔽中子和伽马射线的各种粉末来制作屏蔽辐射的组件。对于该项目的第二阶段,该小组希望提供符合中子和伽马辐射屏蔽要求的原型。除了NASA的辐射防护罩制造外,建议的脉冲激光AM加工也可以用于航天器,飞机和卫星制造中。
    宇航员在月球上
    宇航员在月球上。图片由NASA提供。

     9. Micro Cooling Concepts的3D打印的电动飞机换热器
            为了支持NASA推进更多电动飞机技术发展的目标,Micro Cooling Concepts将使用AM制造轻巧紧凑的热交换器。该技术可以应用于需要热交换器的任何NASA计划,并且重量会对系统性能产生重大影响。对于该项目的第二阶段,该提案将包括换热器设计,子级测试产品的制造和测试,以及在与发动机相关的条件下的全尺寸原型制造和测试。革命性的垂直举升技术,超高效商用车辆和先进的航空运输技术只是该计划潜在的NASA应用实例。
    10. ATA的3D编织系统
          ATA Engineering将开发3D编织热保护系统(WTPS)的软件,这是一种生产TPS材料的新方法,该方法使用经过精确设计的3D编织技术来定制材料特性,以满足特定任务要求,以保护太空飞行器免受产生的强烈热量在大气进入期间。该技术有望通过在设计过程中尽早提供材料特性并缩短认证时间来改善NASA应用中使用的WTPS。 WTPS架构对于NASA任务至关重要,例如火星样本返回,高速机组人员返回,高质量火星着陆器以及金星和天然气/冰巨探测器。先进的3D编织复合材料的潜在应用包括火箭发动机喷嘴和超音速飞行器的热保护结构。


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