用於清除"不合作" 空間碎片的 3D 列印元件

• **需要：**兩個NEMA 11 步進馬達，由 iglidur® J260 tribofilament® 製成的 3D 列印導向螺絲螺帽，由 iglidur® V400 製成的塑膠滑動薄膜 Tribo-Tape
• **製造過程：**擠出成型 (FDM)
• **要求：**元件的耐溫& 耐壓性、耐用且輕量的設計、可靠的頂出機構
• **材料：**iglidur® J260
• **產業：**航太工業
• **合作成功：**步進馬達、螺紋主軸與塑膠滑動薄膜可確保可靠的頂出效果

應用一覽：
為了能夠成功收集太空碎片，必須先收集零件在太空中移動的測試資料。 不來梅大學和不來梅應用科學大學的六名學生組成的團隊開發了一個火箭模組，使用感應器和攝影機，利用彈射出的測試體記錄太空中物體的移動和位置。兩個平行的螺絲驅動器被用於彈射機制。螺桿驅動器暴露在極端負荷下，例如因空氣摩擦而產生 +200 °C 的溫度，而且必須可靠運作。這就是 igus® 的元件發揮作用的地方：drylin® 的每個主軸驅動器都由 NEMA 11 步進馬達驅動。測試本體的固定座連接到 3D 列印的導螺桿螺帽，該螺帽由三絲® iglidur® J260-PF製成。使用塑膠滑動薄膜以確保測試體滑出固定器並離開火箭。

在 UB-Space 項目中，六名學生致力於"收集" 並處理太空碎片的問題。然而，為了實現這個專案，由 Maren Hülsmann 領導的團隊需要有關太空中物體移動的足夠測試資料。為此，他們希望將一個立方體狀的測試物體射入熱層，並使用攝影機和感應器觀察，以收集必要的真實數據。研究小組需要可靠的材料來製作將物體從火箭上拋下的彈射裝置部件。這些材料必須符合與太空有關的特殊要求，例如有限的安裝空間和重量，以及能源消耗和良好的耐壓性和耐溫性。

由於 igus® 所提供的材料已針對滑動應用進行最佳化，因此團隊很快就為計劃中的頂出機構找到了合適的元件。它由兩個 NEMA 11 步進馬達組成，每個馬達又通過一個耦合器連接到一個螺紋主軸上。該結構使用由 iglidur® J260-PF 製成的 3D 打印導螺母安裝在火箭壁上。彈射滑道的運行表面襯有由 iglidur® V400 製成的 Tribo-Tape 膠帶，以便測試物體在無摩擦的情況下彈出。

不只在地球上才有嚴重的垃圾問題。有超過 1,000 顆衛星繞著這個藍色星球運轉，經過數十年的太空旅行，太空中也有許多垃圾。現在有超過 30,000 個物體繞著地球運轉，這對於運行中的衛星而言非常危險。這些物體的速度可高達每小時 25,000 公里，因此在碰撞時會釋放出高破壞性的能量。UB-Space 項目的目的是收集太空中的廢棄物並將其妥善處理。由不來梅大學和不來梅應用科學大學的學生組成的六人跨學科團隊為自己設定了一項任務，即分析這些所謂的"不合作物體" 在太空中的移動，以便進行適當的廢物收集活動。為此，一個安裝在火箭模組中的測試體被釋放到熱層中。所謂的"Free Falling Unit" (FFU)的位置和移動情況在彈射後會被感應器和攝像系統精確記錄下來，從而為研究小組建立了一個真實的計算基礎。

UB-Space 團隊為火箭模組開發了一種特殊的機制，以便能夠在適當的時候可靠地彈出這個 FFU。然而，在太空中使用該機制與在地球上執行一般任務有很大的不同。據船舶技術系的學生 Oliver Dorn 所說，能源消耗、重量和安裝空間都是有限的。此外，空氣摩擦導致溫度高達 +200 °C。經過多次測試後，研究團隊決定採用由兩個平行螺紋主軸組成的驅動系統，將 FFU 所在的裝置延伸。事先經過噴砂處理的擋板可作為裝置的開口。來自 igus® drylin® 方案的不鏽鋼主軸各由一台 NEMA 11 步進馬達驅動。它們以 3 cm/s 的高轉矩和低轉速覆蓋 150 毫米的距離。構造的反面以 3D 打印的導螺螺帽安裝在火箭壁上，導螺螺帽由 iglidur® J260-PF 製成。為了讓 FFU 能夠盡可能順暢地彈出，彈射槽內襯了由 iglidur® V400 製成的 Tribo-Tape 塑膠滑動膜。igus® 的材料正是這類應用的理想選擇，因為其最佳的滑動特性可確保無傾斜且節能的頂出。 它們也具有耐壓和耐高溫的特性，而且重量輕，對於特殊的結構要求而言，這是決定性的。

除了所使用的 iglidur J260-PF tribofilament 之外，igus 還提供其他用於 3D 列印的長絲。顧名思義，這些絲是經過摩擦優化的，適用於任何需要考慮摩擦和磨損的應用。正是在這樣的應用中，客戶受益於長的使用壽命和高達 180°C 的耐溫性。印刷製程可在單次操作中生產複雜的幾何形狀。快速成型製程尤其適用於原型或小量生產的特殊零件。生產成本較低，因此沒有最低生產量的限制。