Пожалуйста, оставьте нам сообщение
Примеры 3D-печати металлом без опорных структур
2026-07-08
Новейший пример применения технологии 3D-печати без опорных структур — резервуары для двигательных установок малых спутников.
Данный продукт изготовлен из цельного куска титанового сплава с помощью технологии 3D-печати, в настоящее время имеет сертификат SDL и подходит для использования в двигательных установках на основе гидразида или ионных жидкостей.
Традиционные сателлитные резервуары чаще всего имеют сферическую или цилиндрическую форму, и после размещения в них кубического сателлитного модуля значительная часть пространства остается незаполненной, что приводит к низкому коэффициенту использования объема.
Что касается конструкции, то при изготовлении резервуаров традиционным способом обычно требуется изготовить корпус резервуара из двух половин, а также отдельно изготовить трубопроводы для пропеллента, после чего все три элемента свариваются между собой; это сопряжено с большим количеством деталей, сложными технологическими операциями и высоким риском, связанным со сварными швами.
Решение компании SDL заключается в том, чтобы спроектировать резервуар в виде прямоугольного нестандартного корпуса, адаптированного к корпусу кубического спутника, а также непосредственно интегрировать трубопроводы для топлива в конструкцию резервуара. Весь корпус резервуара из титанового сплава изготавливается методом 3D-печати как единое целое, без сварки.
Данная схема обеспечивает заметное повышение производительности, в частности, значительно улучшается один из ключевых показателей, называемый приращением скорости (Δv), который оказывает существенное влияние на степень сложности орбитальных задач, которые может выполнять космический аппарат.
Кроме того, единая деталь заменила несколько компонентов, которые ранее необходимо было соединять сваркой, что позволило избежать концентрации напряжений и потенциального риска утечки, связанных со сваркой нескольких деталей.
К числу важных факторов также относится значительное сокращение времени производства, которое, возможно, имеет даже большее значение, чем интегрированное производство.
Это связано с тем, что изготовление резервуаров зачастую является одним из самых трудоемких этапов в процессе производства космического аппарата: при традиционных методах изготовления на производство одного резервуара в среднем уходит более 18 месяцев, тогда как с помощью технологии 3D-печати на это требуется всего несколько дней.
На фоне того, что в настоящее время ведущие космические державы мира развертывают спутники на низкой орбите, значение технологий быстрого производства очевидно.
Однако для 3D-печати по-прежнему требуется высокий уровень технической подготовки.
Как видно на иллюстрации, верхняя часть резервуара представляет собой практически большую плоскую поверхность и не имеет самонесущей конструкции с значительным углом наклона.
В настоящее время наиболее общепринятым способом реализации является метод региональной регулировки энергии.
Программное обеспечение для планирования траектории делит деталь на отдельные зоны с различными геометрическими характеристиками и назначает конкретные комбинации технологических параметров для таких элементов, как нависающие поверхности, вертикальные поверхности и внутренние отверстия. Однако в настоящее время более передовым методом считается метод мониторинга в реальном времени в сочетании с регулированием энергии в реальном времени; его ведущими представителями являются компании Velo3D и EOS.
Благодаря управлению энергией в замкнутом цикле угол печати без опоры превысил 10°, а в некоторых случаях может опускаться даже до 0°. Именно это и позволяет получить полностью горизонтальную поверхность, диаметр которой может достигать нескольких десятков сантиметров.
С точки зрения баланса между техническими и коммерческими аспектами, оптимизировав конструкцию самонесущих элементов и снизив сложность изготовления, по-прежнему можно использовать преимущества быстрого производства с помощью 3D-печати. Именно благодаря применению технологии печати без опор удалось успешно изготовить данную деталь.
