NASA 撥款30萬美元，支持3D打印空間傳感器項目

2024年5月，南極熊獲悉，NASA向佛羅里達(dá)州立大學(xué)(FSU) 和佛羅里達(dá)農(nóng)業(yè)機械大學(xué)(FAMU)撥款 30 萬美元，支持一個使用3D打印技術(shù)開發(fā)能夠承受太空惡劣極端條件的尖端傳感器的項目。這些設(shè)備對于太空任務(wù)至關(guān)重要，能夠顯著提高航天器監(jiān)測系統(tǒng)的耐用性和準(zhǔn)確性。項目名為“用于 NASA 應(yīng)用的電子增材制造”，由 FSU 和 FAMU 的合資企業(yè)工程學(xué)院合作。



由化學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程教授 Subramanian Ramakrishnan 領(lǐng)導(dǎo)的多學(xué)科研究小組為 NASA 的各種太空項目生產(chǎn)了基于銀墨水的應(yīng)變傳感器，可以通過使用導(dǎo)電銀墨水準(zhǔn)確地實時傳輸變化，幫助預(yù)測和防止?jié)撛诘墓收稀＿@些傳感器對于監(jiān)測航天器的結(jié)構(gòu)完整性至關(guān)重要，他們測量了材料在壓力下如何拉伸和壓縮，從而確保航天器的關(guān)鍵部件在任務(wù)期間保持安全和功能。

團(tuán)隊使用 3D 打印工藝結(jié)合激光退火方法設(shè)計了優(yōu)于傳統(tǒng)應(yīng)變傳感器的傳感器，激光退火涉及使用聚焦激光束加熱打印的銀墨水，在不熔化的情況下提高其電氣和機械性能。研究人員表示，這項技術(shù)增強了傳感器性能，從而使設(shè)備具有高應(yīng)變系數(shù)（測量傳感器對應(yīng)變的敏感性）。靈敏度的提高使傳感器能夠更準(zhǔn)確地檢測壓力或應(yīng)變下的變化。


△佛羅里達(dá)州塔拉哈西 FAMU-FSU 工程學(xué)院材料研究樓高性能材料研究所的應(yīng)變傳感器

Ramakrishnan 指出，這些傳感器是用新購買的nScrypt機器創(chuàng)建的，能夠在曲面上進(jìn)行打印，這是航空航天應(yīng)用的一項關(guān)鍵功能。項目中使用的 nScrypt 機器以其精度和多功能性而聞名，依靠SmartPump 微點膠工具頭直接在彎曲和不規(guī)則表面上進(jìn)行打印。此功能于 2021 年推出，非常適合將傳感器安裝到航天器的非平面部件上。

除了航空航天之外，nScrypt 的技術(shù)還具有通過鼓勵直接在物體表面生產(chǎn)復(fù)雜電子產(chǎn)品來改變各個行業(yè)的潛力。這可以帶來嵌入式傳感器、適合個人解剖結(jié)構(gòu)的醫(yī)療設(shè)備、甚至無人機和衛(wèi)星組件的可穿戴技術(shù)的創(chuàng)新。nScrypt的快速運行和與多種材料的兼容性使其成為加速產(chǎn)品開發(fā)和降低制造成本的強大工具。

雖然激光退火并不新鮮，但將其與 3D 打印電子器件一起用于太空項目是傳感器設(shè)計中的創(chuàng)新一步。這種交叉研究旨在生產(chǎn)更靈敏、更耐用的傳感器，使其更適合惡劣的太空條件。


△精密微點膠、材料擠出、微銑削和拾放工具頭可以在工具中的 nScrypt Factory 上運行

作為 NASA科學(xué)任務(wù)理事會 (SMD) 橋梁計劃的一部分，該項目旨在促進(jìn) NASA 員工隊伍和更廣泛的美國科學(xué)和工程界的多樣性、公平性、包容性和可及性。這是美國宇航局為支持新興研究機構(gòu)而首次撥款的一部分。

NASA 高級參與顧問 Shahra Lambert 表示：“隨著該機構(gòu)繼續(xù)通過'橋梁計劃'等舉措與資源不足的機構(gòu)建立關(guān)系，有意為美國最優(yōu)秀人才提供公平進(jìn)入 NASA 的機會。這些合作伙伴關(guān)系將幫助 NASA 培養(yǎng)一支多元化且有能力的員工隊伍，以推動人類對宇宙的探索。”

nScrypt技術(shù)
nScrypt技術(shù)是一種先進(jìn)的3D打印和微分配制造解決方案，以高精確性和廣泛的材料選擇而聞名，這項技術(shù)的關(guān)鍵特點包括：

●精密微分配：nScrypt的設(shè)備能夠精確分配各種材料，包括生物材料、導(dǎo)電材料和結(jié)構(gòu)性材料。
●直接數(shù)字制造（DDM）：這種技術(shù)支持從數(shù)字文件直接制造復(fù)雜的多材料產(chǎn)品，而不僅僅是零件。
●電子與封裝：nScrypt技術(shù)可以用于打印電路結(jié)構(gòu)和電子設(shè)備，提供了一種新的電子制造方法。
●SmartPump™和nFD™工具頭：這些工具頭支持使用塑料、金屬、陶瓷和復(fù)合材料進(jìn)行打印，能夠在單一構(gòu)建中結(jié)合多種材料，具有出色的容差控制和精度。

nScrypt的技術(shù)適用于需要高精度和重復(fù)性的應(yīng)用，如生物制造、3D打印電子和精密微分配。此外，nScrypt的打印系統(tǒng)還具有可更換的打印頭，可以實現(xiàn)細(xì)微特征的平滑表面，無需后期加工。