In diesem Kampf der Luft- und Raumfahrtindustrie hat sich die „Leichtung“ von der technologischen Verfolgung zu einer wettbewerbsfähigen Notwendigkeit verwandelt, da der Einsatz von Satelliten in der Erdumlaufbahn in den Ausbruch geht – zehntausende Dollar an Startkosten für jedes Gewichtsverlust. Jede Verkürzung der Größe um 1 mm erhöht die Dichte des Gerätes. Die Entgasungseffekte im Vakuum stellen jedoch eine große Herausforderung dar: Polymerbasierte 3D-Druckstoffe setzen kontinuierlich kondensierbare Flüchtige im Weltraumvakuum frei, wodurch Metallbeschichtungsschichten, Matrixverzerrungen und Funktionsstörungen verursacht werden, die schließlich zur Selbstzerstörung der Komponenten führen können. Daher ist Leichtgewicht keineswegs ein einfacher Materialersatz, wenn die Verwendung von metallisierten beschichteten Polymerteilen als Ersatz für herkömmliche Metallkomponenten verwendet wird, muss dieses kritische Risiko der Beschichtungsschnittfläche streng kontrolliert werden.

Das deutsche Unternehmen Horizon Microtechnologies („Horizon“) ist ein additives Fertigungsunternehmen, das sich auf die Entwicklung von Mikrokomponenten konzentriert und mit Mitteln der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) sechsmal leichter Antennen entwickelt.Diesmal hat Horizon das historische Problem der Vakuumtentgasung von Raumfahrtmaterialien mit einem innovativen Mikronano-3D-Druckverfahren überwunden und die Entgasungsprüfungen der Europäischen Organisation für Weltraumstandarisierung (ECSS) bestanden.Der Kern der Technologie ist die präzise Micro-Stereophotogravie mit Flächenprojektion (PμSL), die das Anwendungspotenzial der Mikronano-3D-Drucktechnologie im Weltraum bestätigt.

01: Präzisionsdurchbruch, durch strenge Prüfungen im Weltraum

Horizon verbindet die PμSL-Technologie mit dem Tauchverfahren mit microArch ® Das S240-3D-Drucksystem für die Industrie (Genauigkeit: 10 μm) bereitet das Polymersubstrat vor und behandelt es mit Metallbeschichtungen wie Silber, Kupfer und anderen, um die Massenproduktion von RF-Komponenten für die Raumfahrtklasse und ultraleichten Antennen zu erreichen, was eine erhebliche Lastverminderung und eine verbesserte Energieeffizienz für Satellitenkommunikationssysteme bietet.

Die 3D-gedruckten Beschichtungskomponenten von Horizon wurden von der European Space Standardization Cooperation Organization (ECSS) erfolgreich zertifiziert (Standard ECSS-Q-ST-70-02C). Nach einer 24-stündigen Prüfung unter Vakuumumgebung (125 °C, 10-6-10-7 mbar) wurden die Schlüsselindikatoren ausgezeichnet:

• Gesamtmassenverlust (TML): 0,354%

• Recycling-Qualitätsverlust (RML): 0,166 %

• Kondensierbares Haarmaterial (CVCM): 0,000 %

Die Komponentenindikatoren übertreffen die Standardgrenzwerte (RML <1,00%, CVCM <0,10%) und bestätigen, dass die Geräte für die additive Herstellung von Polymeren und die Beschichtungsprozessvorbereitung langfristige Stabilität und Zuverlässigkeit in der Weltraumündung erreichen können, was die Kernhimmernisse für die skalierbare Anwendung der Mikronano-3D-Drucktechnologie in der Luftfahrt beseitigt.

02: Fusionstechnologische Resonanz zur Förderung des Industrialisierungsprozesses

Die technologische Ökologie von MOF und die Erforschung der Beschichtungstechnologie von Horizon haben eine tiefe Resonanz gebildet, die als Grundlage für bahnbrechende Innovationen ihre zentralen Vorteile umfasst:

• Leichtgewicht und Strukturfreiheit

Mit einer ultra-hohen optischen Genauigkeit von 2 μm und einer hohen Toleranzkontrollfähigkeit überschreitet die Technologie die Grenzen der herkömmlichen Fertigung und ermöglicht die Integration komplexer Strukturen über Skalen hinweg - vom leichten Design von Millimeterwellenantennen bis hin zur Präzisionsherstellung von Schlüsselkomponenten wie Mikrokanalen und Mikrogetriebe in mikroelektromechanischen Systemen können alle 1:1 präzise reduziert werden.

• Multimaterial-Integration und Funktionserweiterung

Durch Eintauchen und andere Nachbehandlungsprozesse kann ein einzelnes Polymersubstrat leitfähige Materialien wie Silber und Kupfer zusammensetzen, um vielfältige Funktionen wie elektromagnetische Abschirmung und Signalübertragung zu erreichen, was eine branchenübergreifende Referenz für die Vielseitigkeit von Raumfahrtmaterialien bietet.

• * Vollkettenservice und kundenspezifische Fertigung

MOF hat ein globales schnelles Reaktionssystem aufgebaut, mit Geräten und Dienstleistungen in 40 Ländern, die fast 2.500 wissenschaftlichen und industriellen Kunden in der Lage stellen, den gesamten Prozess von der Prototypenverifizierung bis zur Serienlieferung zu schließen. Gleichzeitig hat Horizon einen Online-Shopping-Mall mit schnellen Servicemechanismen und maßgeschneiderten Produktionskapazitäten eingeführt, um den industriellen Durchbruch der Mikronanoadditiven Fertigung im Bereich der HF-Komponenten hervorzuheben.

03: Zusammen, um eine neue Ökologie der Industrie aufzubauen

"Diese Testergebnisse sind für uns ein Meilenstein - sie bestätigen die Möglichkeit, Mikronano-3D-Drucksubstrate mit Beschichtungsprozessen zu kombinieren, die die notwendige Stabilität für hochzuverlässige Anwendungsszenarien wie die Raumfahrtklasse bieten." Lange Zeit haben die drei Hauptschmerzpunkte der Vakuumtentgasung, der Schichtabtrennung und der Oberflächenbrechlichkeit die Beschichtungstechnik von 3D-gedruckten Teilen in Frage gestellt. Und heute beweisen wir, dass diese historischen Probleme einzeln überwunden werden."

Andreas Frölich, HorizonGeschäftsführer

Mit den kontinuierlichen Durchbrüchen von Horizon in den Bereichen HF-Komponenten, mikroelektromechanische Systeme und mikrofluidische Geräte erweitert sich die Grenze des Mikronano-3D-Drucks für Raumfahrtanwendungen beschleunigt - von der Leichtgewichtigung von Sternengeräten zu Spitzenszenarien wie der Fertigung in der Umlaufbahn und Lebensunterhaltssystemen für die Deep Space-Erkundung.

Als der einzige Technologieanbieter weltweit, der eine industrielle Präzision von 2 Mikrometer besitzt, hat MOF gemeinsam mit der Innovationspraxis von Horizon bewiesen, dass nur die tiefe Verknüpfung von Präzisionsfertigung, Materialwissenschaft und interdisziplinärer Validierung eine neue Ökologie von hochwertigen, kostengünstigen und präzisen Technologien schaffen kann.