产 品 范 围 从 卫 星 系 统 到 国 际 空 间 站( I S S )的 组 件 。复 合 材 料 的 能 力 中 心 也 位 于 马 德 里 的 总 部 — — 因 为 创新材料和生产方法在航空航天工业中发挥着重要的作用。 由于巨大的温差和外力介入,对设备的 要求特别高。 为了使零部件制造达到最佳效果,Airbus Defence and Space部门首先依赖于德国 公司 EOS 提供的增材制造技术。

挑战
目前这一代卫星中包含特定的支 架,可作为卫星本体和反射体和 安装在其上端的接驳设施之间 的桥梁。 Airbus Defence andSpace部门的工程师在这些固定支架的结构方面面临着两大 挑战:一方面,这些支架必须牢 牢地固定到本体上。 而另一方面,这些支架的任务只是减缓太空中的极端温度波动。 支架作 为绝缘层是十分重要的: 温度 范围从 -180 到 +150°C,所以材料所受的应力极高。很少有材 料能够满足这样的要求。 在航 空航天工业中,钛被一再证明是 非常合适的选择。 除了其在重 量和热导率方面的知名优势,它 还提供了一个可接受的密度。 毕 竟,要被送入太空的每一千克重 量都要耗费几千美元的成本;确 切的数额取决于输送系统和要 到达的轨道等因素。 然而,六位 数字以上的成本并不少见。
这些支架以传统方式进行制造, 尤其是其与卫星的碳成分的接 合——这是一项承受较高热应力 的功能——并不符合Airbus Defence and Space部门的期 望。 此外,卫星组件上的后续安 装非常耗时,所以需要降低成 本。因此,工程师们开始寻找替 代品。 特别注意到的是,未来组 件的设计可相应地进行优化。

解决方案
这一使命就落到了 EOS 肩上, 其提供金属零件生产的增材制 造技术。这意味着,钛作为一 种久经考验及测试的材料仍然 可以采用。组件的设计也要求 具有较高的适应力。 负责 Airbus Defence and Space天 线领域的专家Otilia Castro Matias解释说: “现在我们所 找到的解决方案具有两个优 点。 其一,我们能够对生产本身 进行优化。此外,我们还对设 计进行了改进,所以整个工件可以一步完成生产。 可以这么说,就是从一整块上切下一块。尽管 从技术层面上讲,这有违传统的 技术手法。”
一旦确立了设计方案,即可实施 行之有效的工艺过程: 工程师 们将 3 维结构图从 CAD 软件中搬到了生产设备——EOSINT M 280中——并进入制造过 程: 一束激光一层一层精确地融化和硬化了熔敷金属粉末,所 以在精密工件制造完成后,除了 可重新利用的原材料外,并没有 留出多余的材料。

结果
新设备达到了参与此工作专家们 的全部期望。 最重要的是提高 了整体结构的耐温性,现在可以 在 20 kN 的受力下轻松并永久 地承受 330°C的裕量。 除此以 外,西班牙航空航天专家们能够 在组装进给及副反射器装置时, 将支架的制造时间缩短五天。 如今,每颗卫星所需的三个支架 的生产时间不到一个月。 “在质量鉴定试验期间,这些改 进极大地减少了热诱发的失效。 太空活动的费用相对较高,所以 防止任何硬件可能出现的故障更 为重要,”Castro Matias 补充 说。 “这种增材制造法为项目 的关键方面带来可衡量的好处, 无需在其他地方削减成本。 不 妥协 — 这是工程师们乐于听到 的话,但在很多时候却听不 到。” 除了技术上的优势外,还 有针对性地削减了成本:仅生产方面就节省了20%以上,而且, 工程师们还对部件进行瘦身:所 减重量约为300克,这意味着 每颗卫星共减少近一千克的重量。
刚好,欧洲空间局(ESA)也支 持这一计划。 在其成功完成之 后,允许在航空航天领域中继续 采用这种高效生产技术。

强悍的钛支架采用 EOSINT M 280 制造。它们能轻松和 永久地承受太空中的高温和外力

 (来源:Airbus Defence and Space)