NASA 撥款30萬(wàn)美元,，支持3D打印空間傳感器項(xiàng)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(jī)械大學(xué)(FAMU)撥款 30 萬(wàn)美元,，支持一個(gè)使用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)能夠承受太空惡劣極端條件的尖端傳感器的項(xiàng)目,。這些設(shè)備對(duì)于太空任務(wù)至關(guān)重要，能夠顯著提高航天器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的耐用性和準(zhǔn)確性,。項(xiàng)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(xiàng)目生產(chǎn)了基于銀墨水的應(yīng)變傳感器,，可以通過(guò)使用導(dǎo)電銀墨水準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)傳輸變化,，幫助預(yù)測(cè)和防止?jié)撛诘墓收�,。這些傳感器對(duì)于監(jiān)測(cè)航天器的結(jié)構(gòu)完整性至關(guān)重要，他們測(cè)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(duì)使用 3D 打印工藝結(jié)合激光退火方法設(shè)計(jì)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(jī)械性能,。研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)增強(qiáng)了傳感器性能,，從而使設(shè)備具有高應(yīng)變系數(shù)（測(cè)量傳感器對(duì)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(cè)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(gòu)買的nScrypt機(jī)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(xiàng)關(guān)鍵功能,。項(xiàng)目中使用的 nScrypt 機(jī)器以其精度和多功能性而聞名,，依靠SmartPump 微點(diǎn)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(guò)鼓勵(lì)直接在物體表面生產(chǎn)復(fù)雜電子產(chǎn)品來(lái)改變各個(gè)行業(yè)的潛力,。這可以帶來(lái)嵌入式傳感器,、適合個(gè)人解剖結(jié)構(gòu)的醫(yī)療設(shè)備、甚至無(wú)人機(jī)和衛(wèi)星組件的可穿戴技術(shù)的創(chuàng)新,。nScrypt的快速運(yùn)行和與多種材料的兼容性使其成為加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和降低制造成本的強(qiáng)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(xiàng)目是傳感器設(shè)計(jì)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(diǎn)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(yùn)行

作為 NASA科學(xué)任務(wù)理事會(huì) (SMD) 橋梁計(jì)劃的一部分,，該項(xiàng)目旨在促進(jìn) NASA 員工隊(duì)伍和更廣泛的美國(guó)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(guó)宇航局為支持新興研究機(jī)構(gòu)而首次撥款的一部分,。

NASA 高級(jí)參與顧問(wèn) Shahra Lambert 表示：“隨著該機(jī)構(gòu)繼續(xù)通過(guò)'橋梁計(jì)劃'等舉措與資源不足的機(jī)構(gòu)建立關(guān)系，有意為美國(guó)最優(yōu)秀人才提供公平進(jìn)入 NASA 的機(jī)會(huì),。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(duì)伍,，以推動(dòng)人類對(duì)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(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)細(xì)微特征的平滑表面,，無(wú)需后期加工,。