随着波兰3D打印机制造商推出了一款新型的太空级3D打印长丝:PEEK材料。及了解,PEEK原料有着强度重量比与不锈钢相当,甚至能够承受极端温度。PEEK制成的聚合物,金属齿轮副能够以1600转/分钟的速度工作,并且被发射到国际空间站,在没有屏蔽的情况下暴露在太空环境中。目前,已将材料制成适配于太空环境的航天器万向节抗辐射轴承环。
PEEK原料经测试,3D打印的peek材料的拉伸强度为100MPa,断裂伸长率为28%,弯曲强度为130MPa,耐辐射、耐极端温度和长期磨损。据了解,材料已在欧洲航天局位于荷兰的ESTEC通过热真空空间测试资格。测试中PEEK材料在-70℃~130℃之间进行了500次循环,测试结果对结构或机械性能没有不利的影响,甚至能快速冷却测试结果,表明材料能够承受低至-196℃的低温。
在研究验证中,在聚合物金属滑动系统中,PEEK材料在1600rpm、1Nm负载下进行了超过 2200万次循环测试。并且产生的碎屑很少,而且使用寿命超过了同类产品。PEEK材料还具有出色的耐化学性,可以与各种润滑剂一起使用,确保机械设备顺利运行。此外,材料能够承受很大压力并且具有特别低的渗透性,能够作为化工或石油工业中泵、密封件或垫圈材料。
3D材料打印在天空中的挑战,太空不同于地球,没有空气、没有对流、没有传热过程,环境热量分布极其不均匀。近地球轨道上的航天器面对这太阳的表面暴露在高达140℃的温度下,而背对太阳的表面冷却至-100℃,所以对材料的需求特别具有挑战性。
太空材料需要同时承受两种极端温度,在极热和极冷条件下都能够正常工作,并且能够适应温度的快速变化。另外,因为宇宙中的辐射问题,在为空间应用选择材料时,长期辐射、原子氧轰击和发射过程中暴露在外的强振动部件等因素都需要考虑在内。
航空航天材料因为需要经受特殊的太空环境,需要具有抗辐射、耐高温和耐磨性。在3D打印领域,制造商通常会选用PEEK原料进行改性。波兰工业3D打印机开发超强太空级长丝PEEK材料,且已在近地轨道及更远的空间环境中成功测试。