波音：3D打印寬帶全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)WGS-11+，交付時(shí)間縮短至5年！

魔猴君  行業(yè)資訊   968天前

2022年3月1日，波音公司(BA)宣布開始使用3D技術(shù)建造新一代寬帶全球SATCOM系統(tǒng)（WGS），縮短產(chǎn)品交付周期。波音公司正在建造美國空軍的新一代 WGS-11+，該系統(tǒng)比之前的系統(tǒng)具有更強(qiáng)的任務(wù)支持能力和抗干擾能力。通過將3D打印引入通信衛(wèi)星的生產(chǎn)工作，波音公司公司預(yù)計(jì)能夠大幅縮短設(shè)備的交付周期，從長達(dá)10年縮短到5年。

空間系統(tǒng)司令部地球同步地球軌道和極地部門高級(jí)裝備負(fù)責(zé)人Col. MattSpencer說：“我們正以前所未有的速度進(jìn)行生產(chǎn)，為我們的作戰(zhàn)人員提供具有高彈性、高效率和高吞吐量的WGS-11+。波音能夠?qū)⒆钚碌纳虡I(yè)技術(shù)快速集成到我們的基礎(chǔ)設(shè)備中，使我們?cè)趹?zhàn)場上具有競爭優(yōu)勢(shì)?！?/span>

△WGS-11+預(yù)期外觀的渲染。圖片來自波音。

3D打印可飛行部件

作為一家跨國制造商，波音公司需要在龐大的產(chǎn)品組合中建造和維護(hù)飛機(jī)，因此不需要斷尋求更有效的方式實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。在航空航天領(lǐng)域使用3D打印的困難之一是需要使制造的零部件能夠通過性能檢測(cè)等高水平監(jiān)管，波音公司通過與行業(yè)伙伴進(jìn)行合作克服這一問題。

例如，波音已與EOS建立合作關(guān)系。EOS曾開發(fā)一種航空級(jí)PEKK材料，專為滿足美國聯(lián)邦航空條例中規(guī)定的紫外線和阻燃標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，最近這種航空PEK材料通過了Stratasys的Antero800NA燈絲的飛行認(rèn)證。波音公司還在其自己的生產(chǎn)工作流程的多個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用增材制造技術(shù)，包括建造其777X噴氣式飛機(jī)，此噴氣式飛機(jī)由具有300多個(gè)3D打印部件的GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力（與通用電氣合作）。據(jù)了解，波音與美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室和Thermwood合作，擁有能夠經(jīng)濟(jì)高效地適應(yīng)迭代的3D打印航空高壓釜工具。在LEO設(shè)備的制造方面，波音公司早在2017年就公布了3D打印衛(wèi)星的計(jì)劃，此后它推出了具有50多個(gè)增材制造組件的SES-15系統(tǒng)，并利用該技術(shù)生產(chǎn)從金屬天線到旨在加快航天器生產(chǎn)的模塊化部件。

△波音777X噴氣式飛機(jī)和部分3D打印的GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)。照片來自波音

改善美國國防協(xié)調(diào)能力

自2019年簽訂合同以來，波音公司一直在全力開發(fā)美國太空部隊(duì)最新的WGS系統(tǒng)，這是旨在連接美國、加拿大和澳大利亞部隊(duì)的衛(wèi)星系統(tǒng)中的第11個(gè)系統(tǒng)。WGS設(shè)備因?yàn)榫哂懈叩耐掏铝靠梢匀〈壳坝糜谲娛聟f(xié)調(diào)的舊國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

波音公司已成功在702X衛(wèi)星研發(fā)中取得一些進(jìn)步，并希望將這些優(yōu)勢(shì)提升到一個(gè)新的水平。WGS-11+圍繞相同的相控陣技術(shù)構(gòu)建，將能夠同時(shí)產(chǎn)生數(shù)百個(gè)電子控制波束，為用戶提供超過現(xiàn)有WGS衛(wèi)星兩倍的任務(wù)容量。更重要的是，像720X一樣，每個(gè)單獨(dú)的光束都可以根據(jù)特定操作進(jìn)行調(diào)整，提高了解決任務(wù)的靈活性和響應(yīng)能力。WGS-11+也可以使用雙極化縮小波束寬度防止干擾。為了實(shí)現(xiàn)改進(jìn)衛(wèi)星的目標(biāo)，波音公司在去年底與美國太空部隊(duì)會(huì)面，此時(shí)他們已在進(jìn)入生產(chǎn)階段前通過了關(guān)鍵的設(shè)計(jì)審查。波音公司承諾在系統(tǒng)建設(shè)中使用先進(jìn)的制造方法，例如3D打印，這能夠降低顯著的成本、縮短交貨時(shí)間并提高系統(tǒng)性能。

通過增材制造數(shù)千個(gè)WGS-11+部件預(yù)計(jì)能夠?qū)⑼ǔＰ枰?/span>7到10年的交付時(shí)間縮短至僅5年，而完成的系統(tǒng)現(xiàn)已計(jì)劃在2024年交付。

波音衛(wèi)星部門副總裁Troy Dawson說：“我們正在為WGS-11+打印一千多個(gè)零件，能夠以提高系統(tǒng)性能的方式進(jìn)行定制，而無需大量的集成時(shí)間或定制工具，我們了解速度對(duì)任務(wù)的重要性，應(yīng)用3D打印能夠提高解決問題的速度?！?/span>

3D打印信號(hào)增強(qiáng)型衛(wèi)星

波音并不是唯一一家通過3D打印技術(shù)縮短衛(wèi)星的交付周期和提高最終性能的航空航天制造商。2021年初，Airbus透露，它已設(shè)法將 500 多個(gè)射頻部件集成到Eutelsat的Hotbird衛(wèi)星中，例如開關(guān)組裝網(wǎng)絡(luò)和多波導(dǎo)塊，以提高廣播能力。  Fleet Space還公布了在2022年發(fā)射全3D打印“Alpha”衛(wèi)星的計(jì)劃。該系統(tǒng)主要通過先進(jìn)的波束成形技術(shù)進(jìn)行建造，通過增材制造的金屬天線陣列發(fā)揮作用，具有數(shù)字信號(hào)處理能力，旨在連接更多的用戶。

在量產(chǎn)應(yīng)用方面，Thales Alenia Space透露，早在2019年它們就已經(jīng)對(duì)Spacebus NEO平臺(tái)的部件進(jìn)行了量產(chǎn)。這些部件首先安裝在商業(yè)Eutelsat KONNECT衛(wèi)星上，為西歐和非洲地區(qū)提供更快的寬帶連接。

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