去年12月，太空企业伯克利(SEB)团队成功发射了他们的第一枚液体燃料火箭“尤里卡-1”，该火箭达到了11024英尺的高度。大学团队与Protolabs合作，使用选择性激光烧结(SLS)为Eureka-1的静压室和复杂的降落伞系统制造零件。
“3D打印对于创建一个可以组合功能的部件是有意义的。它必须安装一个降落伞旋转装置，在一定程度上确保航空电子设备舱的安全，并集成一个摄像头。对于传统制造业来说，这将是一个复杂的部分，”SEB结构主管Asa Garner表示。
加纳使用CAD进行装配设计。他做了一个框图来显示零件的位置，有不同需求的子团队在一个总体布局上达成了一致。然后，每个小组在CAD中设计各自的零件，以开发总体几何形状。加纳知道3D打印将是许多降落伞和外部充气部件的最佳解决方案。
“当我们意识到我们想要3d打印这些部件时，我查阅了各种Protolabs材料的所有数据表。然后，我在nTopology中模拟选项，最终确定了PA12 40%玻璃填充尼龙，”Garner说。“使用PA12玻璃填充，我们不必在强度上妥协。我们添加了比金属更多的材料，但最终重量基本相同，而且更容易。”
航空航天通常使用SLS和玻璃填充尼龙制造轻型部件，特别是用于火箭和无人驾驶飞机。SLS提供材料强度和一致性，并有助于定制和复杂的零件。通过添加部件，工程师可以勾勒出设计的骨架，并去除对部件功能没有贡献的任何质量。
Protolabs的应用工程师Eric Utley说:“作为一种实用的措施，你可以减少零件的数量，减少装配时间。”“最初，我认为人们使用3D打印是为了节省CAD工作和组装。但一旦扩展到生产环境，它也节省了管理时间。例如，如果航空航天客户有13件组件，他们有13个不同的采购订单，并且必须跟踪13个不同的供应商及其质量认证。以此类推到更大的产品，比如火箭。如果你能从10万件减少到5000件，供应链管理就会大大减少。”
有了3D打印，设计工程师还可以通过快速创建零件、收集反馈和迭代设计来加速产品开发。
“软件开发人员开创了这样一种思维模式:你可以推出一款产品，它不一定要完美。你把它交到人们手中，然后迭代和改进它。这种心态正在渗透到硬件领域。”
SEB团队使用nTopology来模拟3d打印部件上的力，以及当降落伞打开时该部件的反应。他们评估了它如何处理压力，并确定了压力集中或峰值的位置。使用晶格设计，他们可以平滑这些峰值，消散整个部件的应力，并有效地利用材料。
Utley说:“通过改变晶格厚度，你可以使零件变硬或变软。”“如果你用CAD设计，变化很快，而且不受制造的限制。”
除了SLS之外，SEB团队还在其LAD火箭计划中使用多喷流聚变(MJF)。
“在这个项目的高峰期，我们几乎每周都要制造一枚LAD火箭，这是令人震惊的。如果没有3D打印，这是不可能的。”
加纳项目SEB将使用各种3D打印方法和CNC加工相结合，为未来的项目创造耐用，轻便，多功能的零件。他们正忙于他们的第二个装置，尤里卡2号，计划在今年秋天发射。
观看激动人心的尤里卡-1发射视频:
伯克利的太空企业
berkeleyse.org
Protolabs
protolabs.com
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