一種能大幅提升3D打印塑料性能的方法，航天測試已證實兩個關鍵問題

導讀：3D打印技術參考注意到，涂層技術被證明能夠大幅提升3D打印塑料零件的性能，從而讓3D打印零件具備更高的附加值，對于航天領域也有著重要意義。

最近，帶有金屬涂層的微增材制造組件的認證工作取得了重要進展。部件經(jīng)受了相當于在低地球軌道運行約四年的模擬輻射暴露。此舉旨在評估電鍍金屬層在聚合物基材上的附著強度以及基材在電離輻射下的老化行為。

研究結果解答了航天認證的兩個關鍵問題。首先，涂層在整個暴露時段里，始終維持完全粘合且結構完好，并沒有出現(xiàn)分層或者開裂的狀況。其次，聚合物的脆性如預期的那樣有所增加。

這種脆化是否嚴重以及會不會造成失效，與部件的幾何形狀、載荷以及使用狀況直接相關。因為零件受到的最大機械載荷通常出現(xiàn)在火箭發(fā)射期間，因此可以參考該工況借助仿真模擬在來確定特定部件的允許工作環(huán)境極限。

開展這項工作的是專注于涂層工藝開發(fā)的德國Horizon Microtechnologies（以下簡稱HMT）公司，其研發(fā)的涂層工藝適用于形狀極其復雜的部件和多種基材，可以有效解決材料、功能和可制造性之間的矛盾。

Horizon獲得歐空局資助

3D打印技術參考查詢到，HMT稱其涂層技術尤其適合微型3D打印聚合物部件的后處理。從而能夠充分利用微型增材制造技術所實現(xiàn)的設計自由度、精度和分辨率，又能借助涂層工藝使零件進行密封，從而使零件能夠適應腐蝕性化學環(huán)境，或者能夠導電、屏蔽，在某些情況下還能增強其對高溫、機械載荷或磨損的耐受性。

3D打印的插座進行金屬涂層處理后進行測試

HMT指出其涂層工藝能夠處理微3D打印的深凹槽、底切以及長而彎曲的內部通道。與3D打印部件結合使用，可以自由制造噴嘴和微流體系統(tǒng)，這種組合工藝制造的零件能夠在高流速、高壓降、腐蝕性溶劑以及某些酸堿環(huán)境下使用。

筆者發(fā)現(xiàn)HMT近期公布了最新的進展，他們將DLP技術與涂層技術相結合，開發(fā)出了比同類產(chǎn)品輕六倍的天線，獲得了歐空局的資助。該公司使用摩方精密的S240 DLP 3D打印機制造零件，接下來進行涂層處理，在零件表面鍍上銀、銅和其他金屬。

目前該公司已通過了ECSS-Q-ST-70-02C標準除氣測試。該標準由歐洲空間標準化合作組織制定，用以確定航天器材料的適用性。3D打印技術參考查詢到，經(jīng)涂層處理的零件在太空使用環(huán)境下如何發(fā)生排氣，就會破壞浸漬涂層，進而導致部件彎曲變形，是太空材料應用的一大障礙。

根據(jù)測試標準，將樣品置于10??–10??mbar真空環(huán)境中，在125°C下暴露24小時，并在測試前后以及測試結束后的24小時內稱重。該操作的目的是確定部件是否有釋放或者吸收了其他揮發(fā)性物質，并對含量進行確定。

除此之外，還測量了鄰近測試板的質量變化，這是因為測試板上可能凝結了被測樣品的釋放物質，這同時也可以驗證涂層處理過的部件在高溫環(huán)境下是否會污染與之靠近的部件。

上述數(shù)據(jù)分別量化為總質量損失(TML)、恢復質量損失(RML)和收集的揮發(fā)性可凝性物質(CVCM)。結果顯示，以上三個指標分別為0.354%、0.166%和0.000%，完全符合對航天器材料定義的驗收限度。

這一結果進一步證實了3D打印材料與涂層的組合能提供所需的可靠性和材料穩(wěn)定性，能夠滿足嚴格的應用要求。此前，在3D打印部件上進行涂層一直遭到質疑，因為它有像排氣、分層及表面易脆這類問題。此次開展的測試表明這些障礙是能夠被攻克的。

輕量化在航天領域備受關注，很多組件之所以要以金屬為材料，甚至做的異常粗壯，并非是太空中使用的結構本該如此，而是需要它在火箭發(fā)生過程中抵抗的住極高的載荷。如果經(jīng)涂層處理的聚合物產(chǎn)品本身可以滿足上述過程，那相當數(shù)量的產(chǎn)品將不必再使用金屬制品，它更輕而且能正常發(fā)揮作用。

HMT公司相信涂層技術將進一步拓展3D打印聚合物在航天部件制造領域的應用空間。該公司表示未來將開展更為廣泛的測試，涉及更為廣泛的熱應力、機械應力等極端工作環(huán)境，完成輻射、振動等測試。

注：本文由3D打印技術參考創(chuàng)作，未經(jīng)聯(lián)系授權，謝絕轉載。

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