學(xué)生使用drylin直線裝置研發(fā)在太空中高效生產(chǎn)構(gòu)件的3D打印機(jī)

在把用于太陽(yáng)能電池板或衛(wèi)星天線的桁架通過運(yùn)載火箭送到太空的過程中，它們要承受較高的負(fù)荷。AIMIS-FYT學(xué)生團(tuán)隊(duì)正在研究一種3D打印工藝，以簡(jiǎn)化復(fù)雜的運(yùn)輸過程，加快構(gòu)件生產(chǎn)速度。未來，在太空中生產(chǎn)構(gòu)件將成為可能。為了在零重力條件下開展實(shí)驗(yàn)測(cè)試，這些學(xué)生組建了一臺(tái)3D打印機(jī)。他們選擇的驅(qū)動(dòng)技術(shù)是由易格斯提供的免維護(hù)輕量化drylin SAW直線模組。

免維護(hù)的drylin SAW直線模組是3D打印機(jī)的核心元件。它們能確保通過可調(diào)節(jié)軸承獲得精確的打印結(jié)果。（來源：AIMIS-FYT）

目前把設(shè)備運(yùn)輸?shù)教罩械倪^程過于昂貴，且效率不高。這是因?yàn)闃?gòu)件的設(shè)計(jì)首先要考慮到是否能夠承受航天器發(fā)射階段的高負(fù)荷。但在后續(xù)的實(shí)際操作階段，這些構(gòu)件尺寸又會(huì)過大。運(yùn)載火箭造價(jià)高昂且空間有限，所以亟需提出替代解決方案。來自慕尼黑的學(xué)生團(tuán)隊(duì)AIMIS-FYT接受了這一挑戰(zhàn)，正在研究一種3D打印工藝——可以在太空中經(jīng)濟(jì)高效地制造構(gòu)件，這也是他們航空航天工程學(xué)位課程中的一部分。為此，學(xué)生們選擇了光敏樹脂和能使樹脂變硬的紫外線。他們必須設(shè)計(jì)并組建一臺(tái)3D打印機(jī)，用于在零重力條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。這些年輕的工程師找到運(yùn)動(dòng)塑料專家igus，并在drylin SAW直線模組系列中獲得了他們所需的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。線性模塊被應(yīng)用在打印機(jī)的兩個(gè)Z軸和一個(gè)X軸上，從而構(gòu)成*驅(qū)動(dòng)裝置。直線模組是由鋁合金導(dǎo)軌和高性能工程塑料制成的免潤(rùn)滑滑動(dòng)元件組成，重量較輕，因此特別合適。雖然igus滑動(dòng)元件是免潤(rùn)滑且耐臟污的，但為了進(jìn)一步優(yōu)化直線滑塊之間的間隙，這些年輕的工程師選擇了可調(diào)節(jié)軸承。為了確保打印線材可以旋轉(zhuǎn)，打印機(jī)中安裝了一個(gè)帶蝸輪的緊湊型robolink D旋轉(zhuǎn)軸。

在真實(shí)條件下測(cè)試成功

為了測(cè)試打印機(jī)和打印工藝，學(xué)生團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)了歐洲*的FlyYourThesis!項(xiàng)目，并成功入選。拋物線飛行于2020年11月和12月進(jìn)行。飛機(jī)爬升到頂點(diǎn)準(zhǔn)備傾斜下降時(shí)產(chǎn)生微重力，與太空中的失重狀態(tài)非常相似。這是實(shí)際測(cè)試打印機(jī)的理想條件。“直線模組在所有試驗(yàn)中都能*運(yùn)行，因此我們能夠在每次拋物線飛行中打印出小桿狀和小架狀部件。“AIMIS-FYT團(tuán)隊(duì)的Torben Schäfer興高采烈地告訴我們。

拋物線飛行中會(huì)出現(xiàn)微重力，與太空中的失重狀態(tài)非常相似。這是測(cè)試3D打印機(jī)的理想條件。（來源：AIMIS-FYT）

igus的“支持年輕工程師”計(jì)劃推動(dòng)創(chuàng)新項(xiàng)目

自推出“支持年輕工程師（yes）”計(jì)劃以來，igus為AIMIS-FYT等很多項(xiàng)目提供了支持。igus希望通過大學(xué)支持計(jì)劃為師生提供免費(fèi)樣品、大學(xué)優(yōu)惠和贊助，助力創(chuàng)新項(xiàng)目的研發(fā)。

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