Erster Fall: Qiancheng Nr. 1 01 Stern
Das von der China Aerospace Science and Technology Corporation gestartete Raumschiff Qiancheng{{0}} setzt einen Maßstab. Der Satellit ist der erste Satellit der Welt, der eine solche Technologie anwendet. Er nutzt eine ganze Sternkonstruktion auf Basis von 3D-gedruckten Punktmatrixmaterialien. Mithilfe integrierter additiver Fertigungstechnologie aus Aluminiumlegierung wird der Qiancheng-1 01-Stern mit einer minimalen Strukturgröße von nur 0,5 mm und über 1 Million Gitterstrukturmerkmalen im gesamten Stern hergestellt. Diese Methode reduziert nicht nur das Gewicht von Satellitengebäuden drastisch und verändert so das Gewichtsverhältnis von herkömmlichen 20 % auf weniger als 15 %, sondern reduziert auch die Anzahl der Komponenten und verkürzt den Entwurfs- und Vorbereitungszyklus.
Der effektive Start und der stabile Betrieb des Satelliten Qiancheng-1 01 zeigen, dass der Reifegrad der 3D-gedruckten dreidimensionalen Gitterstrukturtechnologie für die Haupttragstrukturen von Raumfahrzeugen Stufe neun erreicht hat, was darauf hindeutet, dass das eigentliche System seine Mission effektiv erfüllt hat . Diese Methode verbessert nicht nur die strukturelle Festigkeit von Satelliten, sondern zeigt auch die technologischen Vorteile des Metall-3D-Drucks bei der großflächigen, raffinierten und spezifischen Strukturbildung.
Zweiter Fall: Flüssigkeitsträgerrakete „Zhuque-2“
Blue Arrow Aerospace entwickelte separat die Flüssigkeitsträgerrakete „Zhuque-2“ unter Verwendung des 10-Tonnen-Flüssigsauerstoff-Methan-Triebwerks (TQ-11) „Tianque“, dem einzigen Flüssigsauerstoff-Methan-Raketentriebwerk mit mehreren Düsen, das im Einsatz ist China. Wichtige Teile des Motors, wie die Brennkammer und das Gasgeneratorgehäuse, weisen komplizierte Innenstrukturen und hohe Anforderungen an die äußere Form und die Genauigkeit des Strömungskanals auf. Während mit der Metall-3D-Drucktechnologie eine integrierte Formung komplizierter Strukturen möglich ist, wodurch sich die Motormontagezyklen drastisch verkürzen und die Motorwartung verbessern lässt, können herkömmliche Schmiede- und Schweißtechniken diese technologischen Kriterien nicht erfüllen.
Blue Arrow Aerospace hat wichtige Teile, einschließlich der Brennkammer und des Gasgeneratorkörpers, effektiv mithilfe der Metall-3D-Drucktechnologie mit einer minimalen Strukturgrößengenauigkeit von 0,05 mm hergestellt. Dies erhöht die strukturelle Festigkeit des Raketentriebwerks sowie seine Zuverlässigkeit und Leistung. Die gesamte Implementierung der Metall-3D-Drucktechnologie bei der Produktion des Raketentriebwerks „Zhuque-2“ verdeutlicht dessen besondere Vorteile beim Aufbau komplexer Strukturen.
Dritter Fall: Testschiff für bemannte Raumschiffe der neuen Generation
Neben dem Abschluss des ersten 3D-Druck-Weltraumexperiments verfügte das bemannte Raumschiff-Testschiff der neuen Generation über den ersten CubeStar-Entfaltungsmechanismus, der auf Metall-3D-Drucktechnologien basierte. Starspace (Beijing) Technology Co., LTD der China Commercial Aerospace Corporation entwickelt das Einsatzgerät und produziert es mithilfe der Platinmetall-3D-Drucktechnik. Das Gewicht von 3D-Druck-Einsatzgeräten aus Metall beträgt nur die Hälfte der herkömmlichen mechanischen Verarbeitungsgüter, und der Verarbeitungszyklus wurde von vielen Monaten auf eine Woche verkürzt, wodurch das Konstruktionsgewicht erheblich reduziert und die Strukturfestigkeit erhöht wird.
Dieser Flug bestätigte vollständig die strukturelle Festigkeit, die Materialeigenschaften und die Anpassungsfähigkeit an die Weltraumumgebung des 3D-gedruckten neuen Einsatzgeräts von CubeSat und lieferte so Daten und technische Reserven für die groß angelegte Anwendung von „3D-Druck + Luft- und Raumfahrt“ und die zukünftige Freisetzung im Orbit mobiler Einsatz von Mikro- und Nanosatelliten auf Raumstationen. Dieser Träger erfüllt nicht nur die Start- und Einsatzkriterien des weltweit standardmäßigen 3U-Würfelsatelliten, sondern verfügt auch über die Kapazität, Hunderte von Satelliten mit einer Rakete zu starten, wodurch neue Möglichkeiten für die Herstellung und den Einsatz von Raumfahrzeugkomponenten entstehen.
Vorteile des 3D-Drucks von Metall
Die wichtigsten Überlegungen zu den Vorteilen der Metall-3D-Drucktechnologie bei der Herstellung von Raumschiffkomponenten finden sich im Folgenden:
Die Metall-3D-Drucktechnologie kann Druckstrukturen maximieren, Materialverschwendung reduzieren, Leichtbaukonstruktionen ermöglichen und die Leistung und Effizienz von Flugzeugen steigern.
Die Metall-3D-Drucktechnologie kann CAD-Modelle sofort in physische Modelle umwandeln und so eine Eins-zu-{2}eins-Präzisionsreplikation für schwierig herzustellende komplizierte Strukturen mit herkömmlichen Fertigungstechniken ermöglichen.
Zyklusverkürzung und Kostensenkung: Durch die grundsätzliche Vermeidung von Material- und Zeitverlusten im Prozess der „gleichen Materialfertigung und der subtraktiven Fertigung“ stellt die Metall-3D-Drucktechnologie Güter in Form von „Differenzierung und Integration“ bereit und steigert so die Produktionseffizienz.
Hohe Zuverlässigkeit und Leistung: Hochleistungsfähige und sehr präzise Komponenten, die durch den 3D-Metalldruck ermöglicht werden, werden die strukturelle Festigkeit und Zuverlässigkeit von Raumfahrzeugen verbessern.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/intake-manifolds-of-metal-additive.html