KEXCELLED 3D打印PEEK用于小行星探测器返回舱热防护系统

航空航天军工能源
2021
05/07
09:42
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2021年4月29日中午,中国首个空间站核心舱“天和”发射成功,中国正式迈入空间站时代。

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与此同时,在24日举行的2021年中国航天大会主论坛上,中国科学院院士叶培建透露,中国小天体探测任务已经进入工程研制阶段,计划探测地球共轨天体2016HO3和小行星311P。他指出,小天体探测任务是行星探测重大工程的标志性项目,也是中国航天强国建设征程的标志性任务。

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3D打印材料厂商kexcelled参与了“小型空间样品返回舱热防护系统”项目。此系统用于近地轨道科学样品或小行星采样返回任务,起到保护返回舱在再入地球的过程中安全着陆作用。创新采用3D打印PEEK结构件,同时作为结构材料和热烧蚀材料用于20kg级小型返回舱结构。满足空间使用温度、真空环境材料脱气要求,并且能够经受最大热流100 W/cm2的苛刻考验。

“小型空间样品返回舱热防护系统”利用PEEK 3D打印技术成本降低了70%,制造时间缩短了90%。采用的高层间结合力PEEK 3D打印线材,层间结合力最高能够达到水平方向的88%,XY轴拉伸强度达到96MPa,Z轴方向拉伸强度最高达到85MPa。不仅能够满足航空航天结构件的要求,在骨科医疗汽车、消费电子和5G领域也具备广阔应用市场。

小天体探测任务对于中国的航天意义重大,对于3D打印行业来说,采用3D打印技术来制造返回舱的关键部件,既困难,又具有伟大的意义。这将证明国产的3D打印设备和材料,不仅在原型制造上面有相对优势,在要求最高的航空航天领域的应用也并不落后。今年的TCT展会,KEXCELLED将在现场展示返回舱的全尺寸工程样件。

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据悉中国的首颗小行星探测器计划2022年5月在西昌发射。届时搭载着3D打印返回舱的探测器将展开遥远的太空之旅,踏足人类从未到过的空间,着陆小行星采集样本并返回地球。预祝发射圆满成功,“中国航天的征途是星辰大海”,人类对浩瀚宇宙地探索永不停滞,加油中国航天。

中国小行星探测工程示意图:
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进行小行星探测的意义
小天体保存着太阳系形成演化的原始信息,是研究太阳系起源的“活化石”,也是目前国际深空探测的热点、行星科学研究的前沿;在“开辟新疆域、揭示生命起源、推动技术进步、开发天然资源、保护地球安全”方面意义重大,影响深远。

上世纪90年代前,世界各国对小天体的探测均为飞越探测。此后,全球共实施9次小天体探测任务,其中美国6次、欧空局1次、日本2次;小行星6次,彗星3次。
除了带回星际尘埃和太阳风粒子,在人类短短六十多年的深空探测史上,迄今为止只完成过9次月球采样返回,1次彗星采样返回和2次小行星采样返回。每一次,都伴随着未知、艰险和挑战,每一次,都是载入史册的壮举。

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△中国的嫦娥5号月球采样飞船
日本“隼鸟2号”探测器于2014年12月3日发射,经过1年半近距探测后,实施了两次“触碰打弹采样”。2020年12月6日,“隼鸟2号”返回舱降落在澳大利亚南部沙漠地带,获取“龙宫”小行星样品5.4克。
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△日本隼鸟号接近小行星
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△工作人员在澳大利亚伍默拉试验场回收隼鸟号返回舱
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△隼鸟号共采回约1500颗尘埃样品,总质量不到1毫克


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