一种能大幅提升3D打印塑料性能的方法，航天测试已证实两个关键问题

导读：3D打印技术参考注意到，涂层技术被证明能够大幅提升3D打印塑料零件的性能，从而让3D打印零件具备更高的附加值，对于航天领域也有着重要意义。

最近，带有金属涂层的微增材制造组件的认证工作取得了重要进展。部件经受了相当于在低地球轨道运行约四年的模拟辐射暴露。此举旨在评估电镀金属层在聚合物基材上的附着强度以及基材在电离辐射下的老化行为。

研究结果解答了航天认证的两个关键问题。首先，涂层在整个暴露时段里，始终维持完全粘合且结构完好，并没有出现分层或者开裂的状况。其次，聚合物的脆性如预期的那样有所增加。

这种脆化是否严重以及会不会造成失效，与部件的几何形状、载荷以及使用状况直接相关。因为零件受到的最大机械载荷通常出现在火箭发射期间，因此可以参考该工况借助仿真模拟在来确定特定部件的允许工作环境极限。

开展这项工作的是专注于涂层工艺开发的德国Horizon Microtechnologies（以下简称HMT）公司，其研发的涂层工艺适用于形状极其复杂的部件和多种基材，可以有效解决材料、功能和可制造性之间的矛盾。

Horizon获得欧空局资助

3D打印技术参考查询到，HMT称其涂层技术尤其适合微型3D打印聚合物部件的后处理。从而能够充分利用微型增材制造技术所实现的设计自由度、精度和分辨率，又能借助涂层工艺使零件进行密封，从而使零件能够适应腐蚀性化学环境，或者能够导电、屏蔽，在某些情况下还能增强其对高温、机械载荷或磨损的耐受性。

3D打印的插座进行金属涂层处理后进行测试

HMT指出其涂层工艺能够处理微3D打印的深凹槽、底切以及长而弯曲的内部通道。与3D打印部件结合使用，可以自由制造喷嘴和微流体系统，这种组合工艺制造的零件能够在高流速、高压降、腐蚀性溶剂以及某些酸碱环境下使用。

笔者发现HMT近期公布了最新的进展，他们将DLP技术与涂层技术相结合，开发出了比同类产品轻六倍的天线，获得了欧空局的资助。该公司使用摩方精密的S240 DLP 3D打印机制造零件，接下来进行涂层处理，在零件表面镀上银、铜和其他金属。

目前该公司已通过了ECSS-Q-ST-70-02C标准除气测试。该标准由欧洲空间标准化合作组织制定，用以确定航天器材料的适用性。3D打印技术参考查询到，经涂层处理的零件在太空使用环境下如何发生排气，就会破坏浸渍涂层，进而导致部件弯曲变形，是太空材料应用的一大障碍。

根据测试标准，将样品置于10⁻⁶–10⁻⁷mbar真空环境中，在125°C下暴露24小时，并在测试前后以及测试结束后的24小时内称重。该操作的目的是确定部件是否有释放或者吸收了其他挥发性物质，并对含量进行确定。

除此之外，还测量了邻近测试板的质量变化，这是因为测试板上可能凝结了被测样品的释放物质，这同时也可以验证涂层处理过的部件在高温环境下是否会污染与之靠近的部件。

上述数据分别量化为总质量损失(TML)、恢复质量损失(RML)和收集的挥发性可凝性物质(CVCM)。结果显示，以上三个指标分别为0.354%、0.166%和0.000%，完全符合对航天器材料定义的验收限度。

这一结果进一步证实了3D打印材料与涂层的组合能提供所需的可靠性和材料稳定性，能够满足严格的应用要求。此前，在3D打印部件上进行涂层一直遭到质疑，因为它有像排气、分层及表面易脆这类问题。此次开展的测试表明这些障碍是能够被攻克的。

END

轻量化在航天领域备受关注，很多组件之所以要以金属为材料，甚至做的异常粗壮，并非是太空中使用的结构本该如此，而是需要它在火箭发生过程中抵抗的住极高的载荷。如果经涂层处理的聚合物产品本身可以满足上述过程，那相当数量的产品将不必再使用金属制品，它更轻而且能正常发挥作用。

HMT公司相信涂层技术将进一步拓展3D打印聚合物在航天部件制造领域的应用空间。该公司表示未来将开展更为广泛的测试，涉及更为广泛的热应力、机械应力等极端工作环境，完成辐射、振动等测试。

注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

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