3D列印加速國際空間站內宇宙紫外線望遠鏡研發

2020-09-09 白令三維

近日，義大利國際電聯核物理研究所(INFN –國家核物理研究所)採用FDM 3D列印技術，生產出來了可供國際空間站(ISS)使用的零件。在義大利航天局(ASI)與俄羅斯航天局(Roscosmos)之間籤訂的臨時雙邊協議下，INFN使用其Stratasys Fortus 450mc FDM 3D印表機生產了首個完整的機械構架。在ASI的幫助下，目前，正在國際空間站上的宇宙紫外線望遠鏡上使用。

Stratasys Fortus 380/450mc FDM 3D印表機
為了在國際空間站中研究地球和宇宙紫外線輻射，一臺名為 「Mini-EUSO」(極端宇宙空間觀測站的多波長成像新儀器)的望遠鏡應運而生。它最近被聯盟號火箭送入太空，並成功地放置在俄羅斯茲維茲達(Zvezda)模塊中面向地球的窗口上。

3D列印技術對這個項目的影響是革命性的。通過在Mini-EUSO機械結構的整個生產過程中使用3D列印聚合物部件，該團隊將項目的總成本降低了十分之一，並節省了一年的開發時間。Ricci說：「對於我們來說，這是一個驚喜的結果。不得不說，我從來沒有預料到 3D列印會帶來這樣的貢獻。」

羅馬INFN機械設計與製造部負責人Tommaso Napolitano表示，生產Mini-EUSO的機械結構面臨若干的挑戰。最值得注意的是，該團隊需要一種能夠滿足航空航天工業和國際空間站的嚴格認證要求，並能承受火箭發射的機械應力和振動的材料。

Tomasso說：「在滿足材料認證要求的同時要達到預期性能，為此我們探索了多種方法。我們甚至製造了一個完整的鋁製原型，鋁是航空航天最常見的材料之一。但結果與預期相去甚遠，結構太重，無法提供內部電流所需的絕緣。」

3D列印的微型EUS放置在空間站Zvezd模塊中面向地球的窗口上

ULTEM™ 9085樹脂是理想的替代品。這種材料不僅非常耐用，而且重量很輕，具有優異的絕緣性能，而且具有耐化學性和耐熱性。Tomasso說：「坦白地說，如果無法用這種材料列印微型Mini-EUSO結構，我們就難以達到國際空間站的安全性和重量要求。」

INFN 項目負責人Ricci「 我為項目的執行方式感到非常自豪，並對取得的成就感到非常興奮。對於我來說，現在很清楚 3D列印為科學研究的成功和技術進步做出了怎樣的重大貢獻。」

INFN是義大利政府的一家研究機構，任務是促進、協調和開展核、亞核和天體粒子物理方面的科學研究。Labatori Nazionali di Frascati(LNF)分部是INFN的四個國家研究中心之一，該中心還與義大利主要大學合作，作為其研究活動的一部分。在LNF，團隊有幾臺 Stratasys FDM 3D印表機用於生產工作，其中最新的一臺是Stratasys的當地合作夥伴、能源集團旗下 CAD Manager額外提供的一臺Fortus 450mc印表機。此外，該團隊最近首次推出PolyJet 3D列印，以進一步推動其設計工作。

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