3D打印技術(shù)如何在探索金星極限環(huán)境時發(fā)揮作用

魔猴君  行業(yè)資訊   1648天前

隨著商業(yè)化太空飛行新時代的到來，美國國家航空航天局（NASA）和私人太空公司正爭先登陸月球和火星，進(jìn)行太空旅游和探索。盡管這是經(jīng)過精心策劃的計劃，到2024年將宇航員降落在月球南極，到2030年將在紅色星球上部署一艘載人的地面著陸器，但我們還沒有從我們最接近的鄰居地球的姊妹星球金星那里學(xué)到很多東西。盡管與地球有許多不同之處，但金星上的灼熱條件曾經(jīng)像地球一樣。盡管自1980年代以來，沒有著陸器冒險進(jìn)入金星表面，但NASA對金星的重新興起可能導(dǎo)致一項潛在的旗艦任務(wù)，以了解我們的姊妹星球是否宜居。

未來要成功地探索金星表面的極端環(huán)境（濃厚的大氣層會捕獲太陽的熱量，導(dǎo)致地表溫度高于880華氏度（470攝氏度）），將需要能夠在高溫下運(yùn)行的復(fù)雜電子系統(tǒng)。幸運(yùn)的是，創(chuàng)建極限環(huán)境技術(shù)是Ozark集成電路公司的重中之重，該公司致力于為“堅固”的應(yīng)用生產(chǎn)新穎的電路。這家總部位于阿肯色州的公司最近被美國國家航空航天局（NASA）選為139項通過該機(jī)構(gòu)的小型企業(yè)創(chuàng)新研究（SBIR）計劃提供后續(xù)資金的公司之一，該計劃旨在開發(fā)用于高溫，高密度電子產(chǎn)品的原型多芯片封裝系統(tǒng)。

此外，Ozark將與nScrypt的研究部門Sciperio和nScrypt 3D制造系統(tǒng)合作，創(chuàng)建高溫電子系統(tǒng)，特別是RISC-V處理器，該處理器可以在金星表面長時間運(yùn)行。該公司的“用于金星現(xiàn)場處理的極端環(huán)境系統(tǒng)集成技術(shù)”提案旨在以封裝形式創(chuàng)建一個500?CRISC-V多芯片系統(tǒng)，以說明設(shè)計程序，多芯片封裝和高溫組件。建立高溫電子系統(tǒng)。

500?CRISC-V微處理器是金星表面幾乎所有太空探索功能（如致動，環(huán)境感應(yīng)和機(jī)器人運(yùn)動）的基本計算基礎(chǔ)。但是，在火箭以及其他潛在的非NASA應(yīng)用（例如噴氣發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)）中也發(fā)現(xiàn)了可以使用此計算構(gòu)件的高溫環(huán)境。用于飛行和武器的高超音速發(fā)動機(jī)；地?zé)峥碧剑ㄆ洵h(huán)境與金星表面非常相似）；科學(xué)實驗，包括火山分析以及對生產(chǎn)爐的控制和監(jiān)控。

Ozark創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官M(fèi)att Francis表示：“增材制造是Ozark IC應(yīng)對高溫的基石，我們對AM的采用和改編，尤其是nScrypt的產(chǎn)品，將改變游戲規(guī)則。憑借AM常見的較低成本和快速周轉(zhuǎn)指標(biāo)，已經(jīng)實現(xiàn)了令人印象深刻的性能（高達(dá)800?C）。 nScrypt系統(tǒng)獨(dú)特的質(zhì)量和多功能性使Ozark IC能夠開發(fā)新的工藝和產(chǎn)品，并在性能和周轉(zhuǎn)時間方面取得驚人的成績?！?/span>

Ozark選擇用于高溫打印的3D制造系統(tǒng)（來源：nScrypt / Ozark）

這項工作最初是由NASA SBIR第一階段項目資助的，并將在五月初宣布的第二階段項目中繼續(xù)進(jìn)行。所有第二階段的提案都是根據(jù)其技術(shù)優(yōu)勢和可行性，第一階段的結(jié)果以及提交組織的經(jīng)驗，資格和設(shè)施來選擇的。

Ozark在第一階段項目中與Sciperio密切合作，將3D打印定制的高溫金屬跡線打印到高溫基板上。根據(jù)該公司的說法，這些測試試樣是在Sciperio現(xiàn)場使用nScrypt 3Dn 450工廠在工具（FiT）系統(tǒng)中打印的，該系統(tǒng)配備了SmartPump微點(diǎn)膠工具頭，Keyence激光和過程中的攝像頭以監(jiān)控線寬及其他特征。 nScrypt的FiT系統(tǒng)不僅限于3D打印，還可以制造成品，而不僅僅是零件。

Ozark甚至表示將購買由nScrypt開發(fā)的自己的3Dn-Tabletop系統(tǒng)，該系統(tǒng)還配備了SmartPump工具頭和用于保形印刷的表面測繪激光器。Ozark的專長是將集成電路，封裝和布線整合到一個可以在惡劣環(huán)境下使用的模塊中，并且高溫多芯片封裝和Ozark的設(shè)計工具顯著擴(kuò)展了可以在高溫下運(yùn)行的電子系統(tǒng)的復(fù)雜性。nScrypt和Sciperio的首席執(zhí)行官Ken Church表示：“ Ozark IC在極端溫度的電子產(chǎn)品方面做得很棒。我們的高精度3D制造系統(tǒng)非常適合其應(yīng)用，nScrypt研究部門Sciperio的工程專業(yè)知識正在幫助他們跨越終點(diǎn)線?！?/span>

第二階段的獎項將為位于31個州的124家小型企業(yè)提供約1.04億美元的獎勵。 NASA每年都會通過有前途的新技術(shù)投資美國的小型企業(yè)，這些新技術(shù)可以使太空飛行任務(wù)受益，并改善地球上的生活。

“小型企業(yè)提供使NASA各個領(lǐng)域受益的創(chuàng)新解決方案，并且經(jīng)常在機(jī)構(gòu)外找到應(yīng)用程序?！?NASA華盛頓空間技術(shù)任務(wù)局副局長Jim Reuter說，“這項宣布是NASA的“月球至火星”探索方法又邁出的一步。該機(jī)構(gòu)將繼續(xù)投資并支持小型企業(yè)，因為它們會繼續(xù)為未來的任務(wù)開發(fā)重要的技術(shù)，這些技術(shù)也可以使我們在地球上受益?！?/span>

在去年5月宣布入選2019年SBIR計劃第二階段的公司時，NASA指出，這些獎項將有助于推進(jìn)NASA的優(yōu)先事項，包括Artemis計劃以及航空，人類探索與運(yùn)營，科學(xué)和太空領(lǐng)域的其他倡議技術(shù)。入選的公司是以前的NASA SBIR第一階段獲獎?wù)?，他們已?jīng)成功確立了其擬議技術(shù)的可行性。作為第二階段的獲獎?wù)?，這些公司將開發(fā)，演示并將其技術(shù)交付給NASA。

NASA SBIR計劃執(zhí)行官Jenn Gustetic表示：“我們從這些公司在第一階段的工作中所見到的創(chuàng)造力和創(chuàng)造力感到鼓舞。我們還努力減少選定的公司等待其第一期II期付款的時間，因為我們知道目前我們的航空航天研究與開發(fā)公司獲得資金的關(guān)鍵。他們的技術(shù)在NASA內(nèi)外的應(yīng)用前景廣闊，我們期待下一輪加速種子資金的使用?！?/span>

Ozark已使用SBIR / STTR資金來開發(fā)其技術(shù)，目前，其其他幾條產(chǎn)品線的工作溫度分別為200?C和250?C，正在進(jìn)入制造階段（第三階段）。

魔猴網(wǎng)點(diǎn)評：由于大氣壓力驚人，溫度不斷升高，最高可達(dá)華氏900度，所以金星并不是最容易進(jìn)行探測和探索的地方。短短幾個小時后，航天器的電子設(shè)備開始失效，因此任何著陸任務(wù)的壽命都會縮短。實際上，1970年代來自美國和俄羅斯的探測任務(wù)在到達(dá)金星的表面后，最多可以傳送一個小時的數(shù)據(jù)。 2006年，歐洲航天局的金星快車在金星南極發(fā)現(xiàn)了奇怪的大氣特征，并且發(fā)現(xiàn)了延伸到地面上方100公里的云層。

太空探索需要能夠在高溫和巖石地幔下運(yùn)行的復(fù)雜電子系統(tǒng)，尤其是在NASA對金星重新燃起興趣的情況下。與金星與地球環(huán)境不同，許多專家認(rèn)為，來自行星的數(shù)據(jù)可以幫助我們了解我們自己的大氣層，并且隨著Ozark準(zhǔn)備開發(fā)用于高溫，高密度電子系統(tǒng)的原型多芯片封裝，持續(xù)時間長，金星的近距離探索可能成為現(xiàn)實。

來源：3D打印網(wǎng)編譯文章！