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欧洲航天局ESA宣成立一所新的先进制造技术和材料实验室,旨在为未来太空任务开发3D打印等先进制造技术的研究

2016-08-29 284浏览 标签: 3D打印欧洲ESA


欧洲航天局ESA宣布成立先进制造实验室

     2016年7月19日,欧洲航天局ESA(简称也作“欧空局”)局长General Jan Woerner宣布成立一所新的先进制造技术和材料实验室(以下简称“先进制造实验室”),旨在为未来太空任务开发3D打印等先进制造技术的研究。


     这座新的先进制造实验室是欧洲航天局先进制造计划的一部分。其主要目的是推动增材制造和其他先进的制造技术在欧洲所有太空计划中的应用,以及为其制订最终标准。同时先进制造实验室将支持欧洲航天局新的先进制造跨领域倡议(new Advanced Manufacturing cross-cutting initiative),旨在通过3D打印,摩擦焊接,新型复合材料及生产技术等帮助航天领域创新发展。



先进制造实验室所在地及拥有设施


     据悉,该先进制造实验室的地点位于英国的牛津郡哈威尔(Harwell, Oxfordshire),紧邻欧洲航天局ESA的英国工厂。隶属于科技设施委员会STFC(Science and Technology Facilities Council)的多学科、综合性的大型国家实验室-卢瑟福.阿普尔顿实验室RAL(Rutherford Appleton Laboratory)。


     该先进制造实验室的主要目标是利用专业的技术和全球领先的牛津郡哈威尔园区内RAL的设施,为太空技术应用开发新材料评估,3D打印技术及其连接技术等等。

     负责先进制造实验室监督工作的Andrew Barnes表示,尽管有大量的新兴技术具有在生产更强、更轻、更低成本的航天器结构上有明显优势。但是在这里有新的要求,就是必须确保它们完全适用于无限的太空环境。先进制造实验室旨在为太空任务评估备选材料和制造工艺,并在太空任务的早期开发中提前筛选材料和工艺。由此获得的结果将有助于帮助欧洲航天局ESA和其它航天产业决定未来技术投资的着眼方向。

     据了解,先进制造实验室配备有金属3D打印机以及功能强大的显微镜、X射线CT设备和一系列的熔炉设备等。该实验室还可以进行机械测试,诸如显微硬度和抗拉强度测试等。除此之外,研究人员还可以使用RAL的其他设施,包括中央激光设施(Central Laser Facility)、ISIS中子和介子源(ISIS neutron and muon source)、钻石光源、以及半导体洁净室和低温实验室等。

     该先进制造实验室研究员Sarah Baker透露,研究人员使用STFC的 ISIS脉冲散裂中子源来研究搅拌摩擦焊接的钛部件的结构完整性,并将其应用于航天器推进剂贮箱中。摩擦焊接是利用高速摩擦将金属部分焊接在一起,而不是利用外部发热来融化零件。摩擦焊接可以获得更强的焊接效果。使用ISIS可以利用中子衍射来测量主体材料中的残余应力(residual stress)。也就是说ISIS可以通过测量内部应力来确认最终的焊接质量。



先进制造实验室所重点项目及影响


     3D打印作为该先进制造实验室的重点项目,其打印材料主要是使用激光或电子束源熔化粉末或者丝状原料。该实验室的工作还包括对3D打印过程的仔细检验,具体包括设计过程、物理工艺参数、粉末等原材料影响,以及对制造零件质量的影响等。

     这座先进制造实验室最新还加入了一个遍布欧洲的航天局实验室网络(a network of ESA laboratories),该网络旨在通过各方专业的知识技术为欧洲航天局提供飞行及其他广阔空间技术的服务。而该网络也包括了位于荷兰的欧洲空间研究与技术中心ESTEC(European Space Research and Technology Centre,其为欧洲航天局承担了航天和空间技术的主要技术发展与测试。

     作为ESTEC材料技术部门负责人的Tommaso Ghidini表示,位于荷兰ESTEC被ESA形容为欧洲太空计划的“技术心脏”。在材料和电器元件以及设备的检测方面承担了大量的任务。新成立的先进制造实验室将为其所做的工作提供更多必要的支持。在ESTEC,大部分的工作是在快速反馈的基础上来支持太空项目的需要,对材料和设备进行测试和故障分析,是在比较高的技术成熟度水平上进行的。而新成立的先进制造实验室将通过专注于成熟度比较低的技术来协助ESTEC。后续ESTEC可以在不同的基础上进行研究,通过将样品转化为纳米模型去理解样品的根本结构及其物理性能,已达到可以真正实现由内到外了解备选材料,或找到具有很高太空应用潜力的早期技术。

     对此,英国科学与技术设施委员会负责人Chris Bee表示,正是基于这种合作,先进制造实验室必将在推动新领域项目上做出积极贡献。这将鼓励英国高科技行业的创新,带来更多先进的工程挑战。



相关配图


图1:实验室内部工作图


2实验室俯视图

动态链接:NEW LAB FOR ADVANCED MANUFACTURING TECHNIQUES AND MATERIALS


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