Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Уровень развития аддитивных технологий производства (АП) на сегодня позволяет создавать цепочки роботизированных технических комплексов, решающих задачу изготовления изделия, в едином непрерывном технологическом цикле. В данной работе рассмотрено применение АП к выпуску наноспутников в системе импульсного старта [1]. В процессе разгона в рельсотроне и движения в атмосфере, наноспутник испытывает экстремальные механические и температурные нагрузки.
Конструкция включает: корпус, теплозащиту, рабочий модуль, двигатели для доразгона и перехода на целевую орбиту. Материалы конструкции подбираются:
Как вариант: материал корпуса на основе вольфрамового сплава, теплозащита — из пористой керамики, либо пенометалла; рабочий модуль — электронная схема в компаунде. Двигатель — пеноалюминий с пропиткой плюс сопло.
Конструкция наноспутника не допускает пустот, зазоров и резких переходов. Данное требование заставляет отказаться от традиционного технологического процесса сборки изделия из отдельных деталей. Современные аддитивные технологии позволяют создать единый производственный цикл выпуска наноспутника.
Составляющие технологической цепочки. Основные операции технологического процесса выполняет установка 3d-печати лазерным наплавлением порошка, доставляемого в проволоке или трубке в место наплавления (актуальный обзор АП — см., например, [2, 3]). Первая операция технологического процесса — снаряжение проволоки наполнителями, для каждой точки роста (пикселя) изделия — необходимого по составу. Таким образом программируется химический состав материала в зоне наплавки. Дозирование энергии нагрева лазерным лучом до необходимой температуры и скорость теплоотвода из окрестности обрабатываемого пикселя также программирует свойства материала в данной точке.
Рассмотрим технологическую цепочку по этапам.
I. Рабочий модуль. Технологическое оборудование для изготовления электронной схемы в компаунде обеспечивает:
Дозирование энергии нагрева лазерного луча до заданной температуры, скоростью теплоотвода из окрестности обрабатываемого элемента для получения необходимой структуры — крупно- или мелкокристаллической, аморфной – создают возможность придавать материалу уникальные физико-механические и эксплуатационные характеристики; получать материалы с программируемыми свойствами.
II. Теплозащитная оболочка рабочего модуля изготовляется из пенометалла на основе тугоплавкого сплава или карбида титана, вольфрама. Пенометаллы получают двумя основными способами: литьем [4] и методом порошковой металлургии [5–7].
Представляет интерес идея [5] технологии получения пористого тугоплавкого материала, путем карботермического восстановления оксидов элементов в матрице пеноуглерода. Синтез карбидной фазы может происходить в готовом изделии.
В приложении этой технологии к рассматриваемому процессу, корпус изнутри покрывается реагентами и проходит термообработку, затем выращивается рабочий модуль; затем — двигатель.
III. Корпус. Изготовление деталей из тугоплавких металлов в традиционной технологии производится методами порошковой металлургии. Технологический процесс включает приготовление шихты, прессование, спекание в водороде, затем в вакууме, токарную обработку.
Использование лазера мощностью до 100 кВт обеспечит локальный кратковременный нагрев порошка вольфрама до температуры плавления.
IV. Твердотопливный или гибридный двигатель. Пеноалюминий возможно получать по технологии [6, 7]. Затем формируются другие элементы корпуса, и сопловой блок.
Таким образом, производственный процесс выпуска наноспутника требует наличия трех рабочих столов, использующих мультиматериальную и многокомпонентную печать: различные металлы, структурированные материалы, керамику и электронику — в едином технологическом цикле. Данное решение исключает многочисленные варианты поэлементной обработки, и последующей сборки, что дополнительно ускоряет и удешевляет технологию производства.
