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微纳卫星在轨制造组装结构和释放机构设计

载人航天 2021年第1期27卷 15-21页

作者：王玮吉彦超陈有梅张科科上海微小卫星工程中心上海201203

针对传统地面制造和发射方式不利于微纳卫星快速发射部署的需求,结合目前在轨制造设备的尺寸限制及空间站的微重力环境,设计了一种基于立方星设计思路、便于在轨制造和在轨组装的标准化、模块化微纳卫星以及配套的通用型电磁解锁弹簧分... 详细信息

针对传统地面制造和发射方式不利于微纳卫星快速发射部署的需求,结合目前在轨制造设备的尺寸限制及空间站的微重力环境,设计了一种基于立方星设计思路、便于在轨制造和在轨组装的标准化、模块化微纳卫星以及配套的通用型电磁解锁弹簧分离释放机构。可以通过在轨增材制造设备按需制造微纳卫星部组件,实现微纳卫星根据任务需要灵活在轨组装并满足不同规格的微纳卫星在轨释放需求。

关键词：微纳卫星在轨制造在轨释放模块化

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美国在轨制造技术发展现状及启示

航天器工程 2019年第3期28卷 86-91页

作者：王敏于涛张骁吴振强中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院沈阳自动化研究所中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110016

介绍了美国空间焊接、空间增材制造等技术的发展情况,总结了美国在相关领域的研究热点,包括新型的空间在轨焊接方法、下一代多功能3D打印系统、增材制造实现空间大型结构在轨制造技术等,论述了美国在轨制造技术发展对我国在轨制造技术... 详细信息

介绍了美国空间焊接、空间增材制造等技术的发展情况,总结了美国在相关领域的研究热点,包括新型的空间在轨焊接方法、下一代多功能3D打印系统、增材制造实现空间大型结构在轨制造技术等,论述了美国在轨制造技术发展对我国在轨制造技术研究的几点启示。研究结果可为我国在轨制造技术未来研发决策布局提供参考。

关键词：在轨制造空间焊接空间增材制造空间3D打印

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空间在轨制造标准体系建设初探

航天制造技术 2022年第4期 33-37,67页

作者：王敏中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169

针对空间在轨制造技术,分析了国内外航天制造标准现状,阐述了空间在轨制造技术标准体系建设的必要性,初步设计了我国在轨制造标准体系的总体框架,对在轨3D打印、焊接、组装、检测等专业方向的在轨制造标准的构成进行了初步分析。研究结... 详细信息

针对空间在轨制造技术,分析了国内外航天制造标准现状,阐述了空间在轨制造技术标准体系建设的必要性,初步设计了我国在轨制造标准体系的总体框架,对在轨3D打印、焊接、组装、检测等专业方向的在轨制造标准的构成进行了初步分析。研究结果可为我国空间站及深空探测在轨制造技术发展提供参考。

关键词：空间制造在轨制造标准体系

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空间在轨增材制造技术的研究进展与展望

中国空间科学技术 2022年第6期42卷 23-34页

作者：刘洁时云崔宇涛侯娟张恺黄爱军上海理工大学材料科学与工程学院上海200093 上海航天设备制造总厂有限公司上海201100 上海复杂金属构件增材制造工程技术研究中心上海201100 莫纳什大学增材制造中心克莱顿3168

空间在轨增材制造(in-space additive manufacturing,ISAM)技术是一种“空间3D”打印技术,在在轨制造和空间基地建造方面具有很好的应用前景。首先概述了空间在轨增材制造技术的主要内涵,进而全面梳理了国际上空间在轨增材制造技术的研... 详细信息

空间在轨增材制造(in-space additive manufacturing,ISAM)技术是一种“空间3D”打印技术,在在轨制造和空间基地建造方面具有很好的应用前景。首先概述了空间在轨增材制造技术的主要内涵,进而全面梳理了国际上空间在轨增材制造技术的研究进展。结合空间站、在轨航天器的需求,重点分析了空间在轨增材制造关键技术对其原材料、技术手段以及设备的要求,在此基础上梳理了空间在轨增材制造技术现阶段面临的挑战。综合表明,特殊的空间环境(微重力、高真空等)都在紧密限制着空间在轨原材料、设备以及技术的选用。最后,基于当前空间在轨制造技术的发展现状、需求以及可能的实现途径,为中国空间在轨增材制造技术的未来发展指明了新的方向。

关键词：在轨制造空间环境任务需求航天应用

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增材制造技术在载人航天工程中的应用与展望

北京航空航天大学学报 2023年第1期49卷 83-91页

作者：刘洋周建平张晓天北京航空航天大学宇航学院北京100191 中国载人航天工程办公室北京100094

近年来,增材制造技术在载人航天工程中的应用迅速发展。对熔融沉积成型技术、激光选区熔化技术、线材电弧增材制造技术、热喷涂增材技术、月壤增材制造技术等用于载人航天工程的增材制造技术及这些技术的应用领域进行了总结。对增材制... 详细信息

近年来,增材制造技术在载人航天工程中的应用迅速发展。对熔融沉积成型技术、激光选区熔化技术、线材电弧增材制造技术、热喷涂增材技术、月壤增材制造技术等用于载人航天工程的增材制造技术及这些技术的应用领域进行了总结。对增材制造技术在在轨制造飞行器替换件、制造大型桁架等难以在地面制造或发射的部件、制造飞行器复杂部件等应用领域进行了总结。提出未来载人航天工程技术的增材制造中应发展适合载人航天工程的材料体系,应研究微重力环境下的增材制造技术,同时未来还应发展相关工艺。

关键词：载人航天增材制造航天器在轨制造航天应用

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复合材料空间3D打印技术研究进展

复合材料科学与工程 2022年第6期 122-128页

作者：陈怡莫桂冬余抗秦俊杰李敬洋祁俊峰赖小明北京卫星制造厂有限公司中国空间技术研究院北京100094

作为一种在轨制造技术,空间3D打印可快速实现复杂构型产品制造,对深空探索、外星基地建设等具有重要意义。但是空间的微重力、高真空、高低温、强辐射等极端环境条件,对在轨3D打印设备、材料和工艺均提出了较高的要求。目前空间3D打印... 详细信息

作为一种在轨制造技术,空间3D打印可快速实现复杂构型产品制造,对深空探索、外星基地建设等具有重要意义。但是空间的微重力、高真空、高低温、强辐射等极端环境条件,对在轨3D打印设备、材料和工艺均提出了较高的要求。目前空间3D打印发展时间较短,技术成熟度仍然偏低,全球仅有少数几个国家进行了空间验证。本文简要回顾了国内外空间3D打印技术进展,结合本团队研制的复合材料空间增材制造系统,提出了适用于空间站及航天器舱内的3D打印系统设计要素,并分析了复合材料空间打印的关键技术;最后对我国复合材料空间3D打印后续发展提出了展望和建议。本文旨在为后续空间3D打印更广阔的工程化应用提供一定的技术基础。

关键词：空间3D打印在轨制造连续纤维增强复合材料空间增材制造

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制约中国智能制造发展问题探讨

金属加工（冷加工） 2023年第4期 1-9页

作者：张彦敏陈明中国科协智能制造学会联合体北京100048 同济大学上海200092

智能制造推进中仍然存在很多突出问题,严重制约智能制造发展。中国科协智能制造学会联合体于2022年开展了“制约中国智能制造发展十大问题”征集工作,遴选出5G全连接工厂、异构系统融合、多源异构数据等相关问题,供政府、智能制造实施... 详细信息

智能制造推进中仍然存在很多突出问题,严重制约智能制造发展。中国科协智能制造学会联合体于2022年开展了“制约中国智能制造发展十大问题”征集工作,遴选出5G全连接工厂、异构系统融合、多源异构数据等相关问题,供政府、智能制造实施企业和研究机构等参考,并拟凝练若干建议向政府建言献策,推动智能制造高质量发展。

关键词： 5G全连接工厂异构系统融合多源异构数据工业机器人智能制造系统工程师虚拟开发技术测量不确定度数字化技术技能人才在轨制造数字孪生基于模型的系统工程(MBSE)

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空间站在轨焊接作业条件及接口技术分析

焊接 2021年第2期 34-37,63页

作者：王敏中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110016

为在空间站实施在轨焊接技术,针对国内空间站资源,从人、机、料、法、环、测等方面分析了开展空间在轨焊接所需要的作业条件。进一步针对不同在轨焊接技术分析了与空间站的接口及技术条件要求,以保证实施在轨焊接时能够与空间站能源、... 详细信息

为在空间站实施在轨焊接技术,针对国内空间站资源,从人、机、料、法、环、测等方面分析了开展空间在轨焊接所需要的作业条件。进一步针对不同在轨焊接技术分析了与空间站的接口及技术条件要求,以保证实施在轨焊接时能够与空间站能源、载荷、极端环境等条件相匹配。对下一步有针对性地开展在轨焊接技术与设备研究提供了参考。

关键词：在轨焊接在轨制造空间站

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适用于空间环境的非晶合金3D打印喷头系统

适用于空间环境的非晶合金3D打印喷头系统

作者：伍仕兴华中科技大学

学位级别：硕士

随着航空航天技术的不断进步,航天器已经成为各国通信、气象、空间资源探索、科学研究、军事目标和载人飞行等工程不可或缺的载体,也是各国综合科技实力的体现。然而,空间的原子氧、热循环、空间辐射、超高真空、微流星及空间碎片撞击... 详细信息

随着航空航天技术的不断进步,航天器已经成为各国通信、气象、空间资源探索、科学研究、军事目标和载人飞行等工程不可或缺的载体,也是各国综合科技实力的体现。然而,空间的原子氧、热循环、空间辐射、超高真空、微流星及空间碎片撞击等恶劣服役环境使航天器面临严重损伤的巨大风险。此外,随着现代科技的发展,人们对空间装备金属零件的在轨制造呼声日益强烈。然而,微重力条件无法满足使用粉末作为原料的激光3D打印技术实施。寻找一种新的空间材料或新的3D打印技术,将有助于解决空间制造面临的上述难题。相比传统晶态金属,非晶态合金特有的无序原子构成了无晶界、无位错的内部结构,可有效防止原子氧剥蚀、空间辐射老化;非晶态合金的低摩擦系数、低粘着系数表面可避免超高真空引起的冷焊现象;非晶态合金的高强度、高耐磨性适用于抵抗微流星、空间碎片撞击。因此,非晶合金是一种极其适于空间环境应用的新型合金。此外,非晶合金在过冷液态区表现出超塑性,已有研究表明,过冷液态非晶合金可以在一定压力条件下实现冶金焊合,这为研发非晶合金的空间3D打印技术带来了曙光。本研究基于非晶合金在过冷液态区的超塑性,设计了一种过冷液态非晶合金3D打印喷头系统。该系统首先将非晶合金条带加热至过冷液态,然后尝试采用外力将条带焊合。结果表明,由于条带比表面大,散热快,两条带接触的表面温度迅速低于其玻璃转变温度,高粘度条件下无法实现焊接。此外,在空气环境下,非晶合金表层富集的氧,阻碍了原子扩散,从而限制了非晶合金条带间的冶金焊合。为此,本研究提出另一种喷头设计方案,其原理主要是将激光与喷头同步,且激光始终聚焦于焊接点,在3D打印过程中,激光光斑所在区域材料瞬时融化、焊接,实现增材制造。该喷头还设计了一种特殊的送料机构,能够满足带材和棒材的连续送料。在满足原料尺寸、熔化温度等条件下,该喷头系统还可以用于其他金属材料的3D打印,极大的提高了合金的选材范围。

关键词：非晶合金激光3D打印超塑性成形在轨制造