《利用3D打印 惠普为NASA开发零重力2D打印机》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2017-11-07
  • 距离第一台3D打印机送到国际空间站已经三年了,这成为有史以来第一台进入太空的3D打印机。但国际空间站上的宇航员已经在空间上使用2D打印机有很长一段时间。国际空间站从一开始就有2D打印机。宇航员使用它们打印从关键任务信息到家庭照片的所有内容。空间站上有两台打印机,一台在美国,另一台在俄罗斯。

    问题是,国际空间站不仅在2000年开始使用打印机,而且从2000年开始使用相同的打印机。不是完全相同的机器,而是同一机型-惠普的Epson800喷墨打印机。

    国际空间站计算机资源部经理Stephen Hunter说:“这是一个博物馆。

    Hunter在过去的两年里一直致力于更新ISS的办公技术,而惠普已经帮助提供了新的第二代Z-Book笔记本电脑,所以NASA再次向他们求助,以获得新的打印机。说起来容易做起来难,因为打印机整体上不适合微重力,耗电量大,而且碳粉尘等元素无法在环境中生存。

    NASA希望打印机具有阻燃和能源效率,可以在零重力下打印和处理纸张管理,并且可以在打印过程中处理墨水浪费。

    “我们不能放弃这样做的机会。”惠普成像、打印和解决方案业务总裁Enrique Lores说:“这是一个难以置信的技术挑战。”

    由于国际空间站上的电力是由太阳能电池板产生的,因此必须仔细管理电力消耗,并考虑到几个零重力问题。例如,打印机通常会在打印时存储一些额外的墨水。通常情况下,墨水留在打印机或页面上,最终干燥。但是在零重力的情况下,墨水会漂浮在可吸入或污染实验的地方。纸张也需要以某种方式被压下,以免浮起或堵塞打印机。

    惠普推荐使用HP Envy 5600,但需要进行一些重大修改。惠普和美国国家航空和航天局的成员一起工作,找出打印机的哪些部件会受到零重力的影响,以及如何改变打印机。例如,打印机支架从一根杆上悬挂下来,并通过重力拉到位。这在国际空间站上是行不通的,所以惠普提出了一个可以完成重力作用的机制。

    3D打印起了作用,因为惠普使用这项技术创造了复杂的新零件 - 这不是公司第一次将自己的3D打印功能用于增强自己的打印机,包括Multi Jet Fusion 3D打印机和2D喷墨打印机。例如,构成Envy打印机输出托盘的多个部件是3D打印的,使得该部件更加灵活轻便。他们甚至使用了一种实验性的新材料,一种填充了玻璃珠的尼龙,这种材料的开发加快了这个项目的使用。特种打印系统工程总监Pat Harnett表示:“这是我们能够将所有努力作为一个惠普整合的展示。”

    此外,惠普和美国国家航空航天局删除了打印机的传真、扫描和复印功能,使其更轻巧。他们增加了几个紧固件,用耐火塑料代替了外壳,并在打印井中加入了吸收材料,以吸收多余的油墨。最终的结果是惠普Envy零重力打印机,一个定制的机器,将在零重力环境下执行任务。

    Lores说:“通过惠普SPS团队的创造性创造力和惠普的MultiJet Fusion 3D打印技术,我们能够设计和生产复杂的零件,确保HP ENVY Zero-Gravity打印机能够成功满足NASA的所有要求。”

    NASA计划通过Space-X14火箭在2018年2月再次向国际空间站发送两台打印机。

    3D MJS实验室首席技术员Ben Moore说:“最令人兴奋的部分还在后面,当我们完成后,可以把这个东西送到太空。”

    美国国家航空航天局和惠普已经创造了大约50台经过调整的Envy打印机,并期望每个打印机都能维持两年左右的时间。

相关报告
  • 《中国首台太空3D打印机诞生:完爆NASA》

    • 来源专题:中国科学院西安光机所服务
    • 编译者:lib_yaya
    • 发布时间:2016-04-26
    •   中国科学院重庆绿色智能技术研究院对外宣布,经过两年努力,由该院和中国科学院空间应用工程技术中心共同研制的国内首台空间3D打印机 ,已经在法国波尔多成功完成抛物线失重飞行试验,能够在微重环境下完成3D打印。   据中国科学院重庆研究院3D打印技术研究中心主任段宣明介绍,该打印机可打印最大零部件尺寸达200x130mm,该尺寸是NASA首台空间在轨打印机打印尺寸的2倍以上 ,并超过今年3月26日NASA运至国际空间站的升级版3D打印机打印尺寸。   本次试验验证了微重力环境下3D打印装备关键技术与工艺,实现了2种材料、3类工艺参数、4种模型的微重力打印,成功获取了微重力环境对3D打印工艺参数影响的实验数据,为我国2020年完成空间站建造及后期运营奠定了基础。   空间3D打印技术将在未来空间站运营、深空探测等任务中发挥不可或缺的作用。据了解,空间站等待一次地球补给至少需要半年,而3D打印只需要1—2天就能生产出需要更换的零部件。 因此帮助宇航员在失重环境下自制所需的实验和维修工具及零部件,大幅提高空间站实验的灵活性和维修的及时性,减少空间站备品备件的种类与数量及运营成本,降低空间站对...
  • 《MIM金属3D打印:工业级小型金属3D打印机》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-06-12
    • 金属注射成型(metal Injection Molding,MIM)是一种适于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求制品的近净成形工艺,是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。基本工艺过程是:将各种微细金属粉末(一般小于20μm)按一定的比例与预设粘结剂,制成具有流变特性的喂料,通过注射机注入模具型腔成型出零件毛坯,毛坯件经过脱除粘结剂和高温烧结后,即可得到各种金属零部件。 MIM工艺主要技术特点: 1、适合各种粉末材料的成形,产品应用十分广泛; 2、原材料利用率高,生产自动化程度高,适合连续大批量生产。 3、能直接成形几何形状复杂的小型零件(0.03g~200g); 4、零件尺寸精度高(±0.1%~±0.5%),表面光洁度好(粗糙度1~5μm); 5、产品相对密度高(95~100%),组织均匀,性能优异; 用3D打印的方式,如何实现金属MIM的工艺? 金属MIM 3D FFF打印则是将金属材料与粘结剂预先制成丝材(Filament),通过3D打印机直接打印成型为毛胚,再经过脱脂和烧结就可以等到金属产品。3D打印MIM技术结合了设计的灵活性和精密金属的高强度和整体性,是实现极度复杂几何部件的低成本解决方案,特别适合小批量的金属产品制造。 如果您在从事3D打印领域的工作,就会发现比起任何其他材料类,投资者更注重金属打印处理系统。然而,毋庸置疑的是,在全球材料市场上,聚合物(热塑性塑料和光聚合物)仍占3D打印领域材料销售市场的三分之二以上。与之呈现的问题是,“是什么推动了金属的激增?” 也许金属可能确实是推动工程系统投资的一种材料类别。例如飞机,石油和天然气,航空航天和汽车行业领域;也可能是被金属零件可以作为功能零件而不是用于原型制作的样品这一事实而吸引产生的兴趣。 但是,无论推动金属这一材料的因素是什么,就实际而言,3D打印金属这个过程是非常昂贵的。 3D打印加工所需的金属粉末价格很高,且因为激光加工是一种高能耗的过程,加工废料可占原料的80%,导致了在处理材料时会有健康安全和环境方面的问题。 Apium作为这个行业的领先者,它所研发的P220打印机能够处理工业应用中使用的高性能聚合物,旨在提供熔丝制造(FFF)3D打印技术和高性能聚合物的创新型工业解决方案。而在能够打印金属材料的同时,Apium3D打印机还能够打印PEEK材料及各种其他高性能材料。 熔丝制造(FFF)是替代粉末的一种低成本解决方案。 FFF 3D打印技术的关键优势之一是能够仅消耗制造/构建的零件所需的材料量。此外,用于FFF 3D打印的材料(通常为热塑性聚合物)比用于其他3D打印技术的材料都要便宜。 关键性能及特性 √ 低投入、高品质的金属3D打印解决方案 √ 完整的工艺(3D打印和烧结)解决方案 √ 金属塑料混合线材,金属含量 >80 wt% √ ApiumP220 的Customized 参数系统完美匹配线材 √ 来自于BASF的金属注射成型和材料工艺,相比SLM金属成型更优的技术成本优势 金属3D打印技术的应用领域 √ 高耐腐蚀性和韧性的非磁性金属零件 √ 食品和化学工业零部件 √ 医疗器械、手术工具 √ 轻量化空心件和填充件 √ 模具和模具嵌件表层冷却部分 √ 可小批量生产的零件、工具 Apium作为这个行业的领先者,它所研发的P220打印机能够处理工业应用中使用的高性能聚合物,旨在提供熔丝制造(FFF)3D打印技术和高性能聚合物的创新型工业解决方案。 目前市场上,Apium P220打印机的优势是非常明显的: 1、Apium P/M系列打印机是Made in Germany(Heidelberg), 性价比最优的工业级桌面打印机,不仅能以最优成本小批量3D成型金属件,还可用于金属及其他复合材料的开发。 2、ApiumP220还可高质量打印PEEK、PVDF,CFR-PEEK,POM-C及各种其他高性能材料。