NASA 拨款30万美元，支持3D打印空间传感器项目

      2024年5月，NASA向佛罗里达州立大学(FSU) 和佛罗里达农业机械大学(FAMU)拨款 30 万美元，支持一个使用3D打印技术开发能够承受太空恶劣极端条件的尖端传感器的项目。这些设备对于太空任务至关重要，能够显著提高航天器监测系统的耐用性和准确性。项目名为“用于 NASA 应用的电子增材制造”，由 FSU 和 FAMU 的合资企业工程学院合作。



由化学与生物医学工程教授 Subramanian Ramakrishnan 领导的多学科研究小组为 NASA 的各种太空项目生产了基于银墨水的应变传感器，可以通过使用导电银墨水准确地实时传输变化，帮助预测和防止潜在的故障。这些传感器对于监测航天器的结构完整性至关重要，他们测量了材料在压力下如何拉伸和压缩，从而确保航天器的关键部件在任务期间保持安全和功能。

团队使用 3D 打印工艺结合激光退火方法设计了优于传统应变传感器的传感器，激光退火涉及使用聚焦激光束加热打印的银墨水，在不熔化的情况下提高其电气和机械性能。研究人员表示，这项技术增强了传感器性能，从而使设备具有高应变系数（测量传感器对应变的敏感性）。灵敏度的提高使传感器能够更准确地检测压力或应变下的变化。


△佛罗里达州塔拉哈西 FAMU-FSU 工程学院材料研究楼高性能材料研究所的应变传感器

Ramakrishnan 指出，这些传感器是用新购买的nScrypt机器创建的，能够在曲面上进行打印，这是航空航天应用的一项关键功能。项目中使用的 nScrypt 机器以其精度和多功能性而闻名，依靠SmartPump 微点胶工具头直接在弯曲和不规则表面上进行打印。此功能于 2021 年推出，非常适合将传感器安装到航天器的非平面部件上。

除了航空航天之外，nScrypt 的技术还具有通过鼓励直接在物体表面生产复杂电子产品来改变各个行业的潜力。这可以带来嵌入式传感器、适合个人解剖结构的医疗设备、甚至无人机和卫星组件的可穿戴技术的创新。nScrypt的快速运行和与多种材料的兼容性使其成为加速产品开发和降低制造成本的强大工具。

虽然激光退火并不新鲜，但将其与 3D 打印电子器件一起用于太空项目是传感器设计中的创新一步。这种交叉研究旨在生产更灵敏、更耐用的传感器，使其更适合恶劣的太空条件。


△精密微点胶、材料挤出、微铣削和拾放工具头可以在工具中的 nScrypt Factory 上运行

作为 NASA科学任务理事会 (SMD) 桥梁计划的一部分，该项目旨在促进 NASA 员工队伍和更广泛的美国科学和工程界的多样性、公平性、包容性和可及性。这是美国宇航局为支持新兴研究机构而首次拨款的一部分。

NASA 高级参与顾问 Shahra Lambert 表示：“随着该机构继续通过'桥梁计划'等举措与资源不足的机构建立关系，有意为美国最优秀人才提供公平进入 NASA 的机会。这些合作伙伴关系将帮助 NASA 培养一支多元化且有能力的员工队伍，以推动人类对宇宙的探索。”

nScrypt技术
nScrypt技术是一种先进的3D打印和微分配制造解决方案，以高精确性和广泛的材料选择而闻名，这项技术的关键特点包括：

●精密微分配：nScrypt的设备能够精确分配各种材料，包括生物材料、导电材料和结构性材料。
●直接数字制造（DDM）：这种技术支持从数字文件直接制造复杂的多材料产品，而不仅仅是零件。
●电子与封装：nScrypt技术可以用于打印电路结构和电子设备，提供了一种新的电子制造方法。
●SmartPump™和nFD™工具头：这些工具头支持使用塑料、金属、陶瓷和复合材料进行打印，能够在单一构建中结合多种材料，具有出色的容差控制和精度。

nScrypt的技术适用于需要高精度和重复性的应用，如生物制造、3D打印电子和精密微分配。此外，nScrypt的打印系统还具有可更换的打印头，可以实现细微特征的平滑表面，无需后期加工。