歐洲開發(fā)用于衛(wèi)星部件的增材制造技術(shù)

來源： 天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)

增材制造（AM）被視為最具顛覆性的新興技術(shù)之一，其全新的方法成為“第四次工業(yè)革命”的推動力之一。歐洲SWISSto12公司是一家創(chuàng)新的航空航天供應(yīng)商，根據(jù)歐洲空間局（ESA）ARTES先進技術(shù)計劃開發(fā)了一種基于AM的專利技術(shù)，用于生產(chǎn)關(guān)鍵的衛(wèi)星部件為射頻（RF）應(yīng)用開辟了一種新解決方案。

增材制造也稱為3D打印，最近應(yīng)用更加普遍并且正在迅速發(fā)揮潛力。例如雕刻狀物品和小人像、色彩炫目的彩色平臺形聚合物鞋或運動鞋、具有微型尼龍掐絲效果的埃菲爾鐵塔，甚至可以通過六個簡單步驟在家中3D打印智能手機保護套。AM使用一個起控制作用的數(shù)字文件并逐層打印出物體。該過程與傳統(tǒng)的通過切削、熔化、機械加工等去除大量材料以形成物體或模具的“減材”制造方式背道而馳。

AM除了能夠創(chuàng)造出更新穎的“奇妙塑料”之外，還有可能實現(xiàn)以前不可能使用的復(fù)雜材料的設(shè)計，不僅在被加工組件的物理應(yīng)用層面成效頗豐，而且在整體設(shè)計和集成工藝技術(shù)上實現(xiàn)突破性飛躍。

ESA支持SWISSto12測試是否適合使用AM去打印移動通信應(yīng)用的RF用戶終端的前端器件，其市場要求以合理的成本生產(chǎn)少量到中等數(shù)量（1到10000個單位）的該類器件，以便最終可以以實際市場價格提供通信服務(wù)。由于在這種情況下量不大，用戶終端的價格對服務(wù)的總價格具有顯著影響，而且使用注塑或自動加工等傳統(tǒng)制造技術(shù)不足以達到較低成本的量產(chǎn)規(guī)模。

增材制造（AM）是一種新興技術(shù)，可以通過以更低的成本和更短的交付周期制造復(fù)雜的、集成的和定制的產(chǎn)品，從而徹底改變許多行業(yè)。（圖片來源：Andrey Suslov /Shutterstock）

然而使用AM的最大優(yōu)點還在于它所固有的、使用傳統(tǒng)方法根本不可能實現(xiàn)的設(shè)計制造靈活性。設(shè)計工程師通過使用AM可以制造更輕、更小巧、性能更高的RF組件。

ESA支持的工作成功制造了商業(yè)終端的三個不同組件，包括雙工器、OMT（正交模式傳感器）和天線陣列─以及相關(guān)的饋電組件。這些組件由聚合物材料制成，并使用立體光刻（基于激光的3D打印）制成。使用SWISSto12的專有化學(xué)鍍銅工藝涂覆涂層。這種新工藝能夠涂覆獲得良好的RF性能所需的非常重要的金屬鍍層（例如在銅上涂覆的銀層）。

ESA技術(shù)官David Seguin表示：“在這項活動中制造的組件的一個重要特征是組件質(zhì)量顯著減少，與傳統(tǒng)組件相比最多可減少五倍。使用AM可以實現(xiàn)更先進的設(shè)計，這些設(shè)計無法使用傳統(tǒng)的加工技術(shù)制造，其結(jié)果提升了RF性能。人們認識到任何質(zhì)量和體積的減少對于空間應(yīng)用都至關(guān)重要，對地面設(shè)備同樣也非常重要，形成天線信號鏈的RF元件也必須作為系統(tǒng)重量平衡和機械支撐的一部分結(jié)合到機械設(shè)計中。減小的質(zhì)量和體積為地面設(shè)備提供了更高效和可實現(xiàn)的RF和機械結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計，這在移動應(yīng)用領(lǐng)域里尤為重要。”

ESA / SWISSto12團隊采用先進AM技術(shù)研制出可重復(fù)制作的關(guān)鍵組件。（圖片來源：SWISSto12 / ESA）

SWISSto12射頻項目經(jīng)理Alexandre Dimitriades博士表示：“我們研究了一些最復(fù)雜的（RF）組件，并證明了這項技術(shù)非常有前景，尤其是具有了可用單個單芯片元件替換多零件組裝件的可能性，以及可以采用無法用傳統(tǒng)方法制造的先進設(shè)計方案，故而可以改善器件的RF性能。在反復(fù)循環(huán)的研究結(jié)束后，達到了在項目之初由于所制作的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而被認為似乎是完全不可能達到的實際性能，是過去幾年中AM領(lǐng)域一般技術(shù)進步和SWISSto12公司達到的技術(shù)成熟程度，使得實現(xiàn)這樣的性能成為可能�！�