复合材料科学与工程 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (6): 122-128.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220628.019
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陈怡, 莫桂冬, 余抗, 秦俊杰, 李敬洋, 祁俊峰, 赖小明
收稿日期:
2021-07-13
出版日期:
2022-06-28
发布日期:
2022-07-19
作者简介:
陈怡(1982-),女,博士,高级工程师,主要从事航天器结构增材制造技术和空间应用方面的研究,chenyicast529@163.com。
基金资助:
CHEN Yi, MO Gui-dong, YU Kang, QIN Jun-jie, LI Jing-yang, QI Jun-feng, LAI Xiao-ming
Received:
2021-07-13
Online:
2022-06-28
Published:
2022-07-19
摘要: 作为一种在轨制造技术,空间3D打印可快速实现复杂构型产品制造,对深空探索、外星基地建设等具有重要意义。但是空间的微重力、高真空、高低温、强辐射等极端环境条件,对在轨3D打印设备、材料和工艺均提出了较高的要求。目前空间3D打印发展时间较短,技术成熟度仍然偏低,全球仅有少数几个国家进行了空间验证。本文简要回顾了国内外空间3D打印技术进展,结合本团队研制的复合材料空间增材制造系统,提出了适用于空间站及航天器舱内的3D打印系统设计要素,并分析了复合材料空间打印的关键技术;最后对我国复合材料空间3D打印后续发展提出了展望和建议。本文旨在为后续空间3D打印更广阔的工程化应用提供一定的技术基础。
中图分类号:
陈怡, 莫桂冬, 余抗, 秦俊杰, 李敬洋, 祁俊峰, 赖小明. 复合材料空间3D打印技术研究进展[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 122-128.
CHEN Yi, MO Gui-dong, YU Kang, QIN Jun-jie, LI Jing-yang, QI Jun-feng, LAI Xiao-ming. Research progress of 3D printing technology in space for composites[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2022, 0(6): 122-128.
[1] 谭立忠, 芳方. 3D打印技术及其在航空航天领域的应用[J]. 战术导弹技术, 2016, 4(1): 1-7. [2] 刘飞, 王炜, 李金岳, 等. 3D打印技术在空间飞行器研制中的应用研究[J]. 航天制造技术, 2018(6): 58-62. [3] 陈怡, 祁俊峰, 赖小明, 等. 增材制造技术在空间飞行器领域的研究与应用[C]//面向增材制造与新一代信息技术的高端装备工程管理国际论坛征文汇编. 2020: 8. [4] 李金翠, 迟百宏, 王丹, 等. 空间在轨增材制造技术进展与电子功能件的增材制造实现[J]. 工业技术创新, 2018, 5(4): 46-49, 52. [5] 祁俊峰, 曾如川, 王震, 等. 太空原位制造和修复技术研究现状分析[J]. 载人航天, 2014, 20(6): 580-585. [6] 田小永. 空间3D打印技术现状与前景[J]. 载人航天, 2016, 22(4): 471-476. [7] 贾平, 李辉, 孙棕檀. 国外3D打印技术在航天领域的应用分析[J]. 国际太空, 2015(4): 31-34. [8] 陈怡, 贾平, 袁培培, 等. 航天领域增材制造技术由地面制造向太空制造拓展[J]. 卫星应用, 2019(6): 13-17. [9] 王晓燕. 3D打印在航空航天领域的六大切入点[J]. 世界制造技术与装备市场, 2018(1): 68-74. [10] CHEN Y, LU J, GUO Q, et al. 3D printing of CF/nylon composite mold for CF/epoxy parabolic antenna[J]. Journal of Engineered Fibers and Fabrics, 2020(15): 1-7. [11] 薛芳, 韩潇, 孙东华. 3D打印技术在航天复合材料制造中的应用[J]. 航天返回与遥感, 2015, 36(2): 77-82. [12] MATSUZAKI R, UEDA M, NAMIKI M, et al. Three-dimensional printing of continuous-fiber composites by in-nozzle impregnation[J]. Scientific Reports, 2016, 6: 23058. [13] BEAN Q A, COOPER K G. International space station (ISS) 3D printer performance and material characterization methodology[R]. USA: NASA Report, 2015. [14] PRATER T J, WERKHEISER N J. Summary report on phase Ⅰ and phase Ⅱ results from the 3D printing in zero-G technology demonstration mission, Volume Ⅰ[R]. USA: NASA Report, 2016. [15] SNYDER M, WERKHEISER N. Additive manufacturing facility (AMF)[R]. USA: NASA Report, 2016. [16] MUSSO G, LENTINI G, ENRIETTI L, et al. Portable on orbit printer 3D: 1st European additive manufacturing machine on international space station[J]. Advances in Intelligent Systems and Computing, 2016, 489: 643-655. [17] 姚娟, 王平. 空间微重力3D打印技术发展及应用研究[J]. 铸造技术, 2016, 37(1): 129-31. [18] HOYT R P, CUSHING J, SLOSTAD J. SpiderFab: Process for on-orbit construction of kilometer-scale apertures[R]. USA: NASA Report, 2016. [19] HOYT R P, CUSHING J, SLOSTAD J, et al. TRUSSELATOR: On-orbit fabrication of high-performance composite truss structures[C]//AIAA SPACE 2014 Conference and Exposition. 2014. [20] 王功, 刘亦飞, 程天锦, 等. 空间增材制造技术的应用[J]. 空间科学学报, 2016, 36(4): 571-576. [21] 杨杰, 黎静, 吴文杰, 等. 空间大型桁架在轨增材制造技术的研究现状与展望[J]. 材料导报, 2021, 35(3): 159-167. |
[1] | 朱宏伟, 刘轲, 赵昌方. 碳纤维复合材料蜂窝结构制备及轴向压溃力学行为研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 5-11. |
[2] | 尹志豪, 葛超坤, 徐平, 铁瑛, 张臻臻, 鞠光. 聚乙烯-甲基丙烯酸缝合模式对复合材料抗冲击性能影响[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 12-18. |
[3] | 刘雁鹏, 韩宇泽, 任中杰, 任明法. 超薄单层碳纤维增强复合材料板拉伸和压缩失效行为研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 19-25. |
[4] | 黄淼林, 方海, 霍瑞丽, 陈航. 五种植物纤维/聚乙烯木塑复合材料紫外老化性能[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 26-33. |
[5] | 行小龙, 黄金鑫, 张健, 刘祎, 阮英波, 张承双. 基于动态硼酸酯键的可重塑酚醛树脂及其复合材料[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 34-42. |
[6] | 侯镇弘, 陆奇, 赵星诺, 徐锦文, 夏宏伟, 张颂, 侯锐钢, 周权. 联苯型环氧树脂强韧化TDE-85树脂体系的制备与性能[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 43-48. |
[7] | 姚卓君, 郝尚, 李钱福, 杨征强, 张砚达, 刘千立. 热熔法预浸料用双酚M氰酸酯树脂的制备及性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 49-53. |
[8] | 张锦光, 陈睿, 窦玉宽, 鲁季坤, 文湘隆. 四韧带手性夹芯结构的振动带隙特性研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 54-61. |
[9] | 苏海亮, 马莲花, 展新, 覃记荣, 张彦会. 基于熵权-TOPSIS的CFRP电池箱体铺层优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 62-68. |
[10] | 徐权威, 郭小锋, 乔书杰, 李思卿, 车江宁. 基于神经网络的风电叶片极限载荷预测及玻碳混合铺层结构优化[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 69-74. |
[11] | 徐俊, 崔骁鹏, 王向东, 李成良, 黄辉秀. 碳粉污染对风电叶片防雷性能影响的研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 75-79. |
[12] | 张迪超, 严刚, 于鑫飞. 基于激光诱导石墨烯的复合材料电加热结构实验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 80-86. |
[13] | 千银敏, 沈寒峰, 王涛, 张开金. 纤维增强复合材料加强混凝土的约束效应研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 87-95. |
[14] | 邢海瑞. 风电叶片壳体贯穿性损伤的修复方案设计及验证[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 96-105. |
[15] | 宣善勇, 王校培, 王志远, 张楠, 符彬, 范鑫. 复合材料层合板高速冲击后压缩性能试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 106-112. |
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