一种基于3D打印的立方星框架制造技术

本发明专利技术公开了一种基于3D打印的立方星框架，包括侧面框架和连接螺杆，还包括固定台和太阳能电池板，所述侧面框架的内部连接有4个固定台，所述固定台的表面与连接螺杆连接，所述连接螺杆的外表面套接有电路板，所述侧面框架的外表面分别设开设有大圆形孔和小圆形孔，所述侧面框架的内侧壁设置有电源开关。该基于3D打印的立方星框架，采用一种选择性激光熔化金属3D打印技术，其结构强度高达500MPa,重量为传统方法的一半，设计制造周期缩短，在实现原有立方星框架装载不同功能载荷的基础上，更能适应航天器对载荷质量的严格要求。能适应航天器对载荷质量的严格要求。能适应航天器对载荷质量的严格要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印的立方星框架


[0001]本专利技术涉及立方星
，具体为一种基于3D打印的立方星框架。

技术介绍

[0002]随着微电子和微机械技术的快速发展的不断发展，微小卫星得到了快速发展，其中立方星的发展尤为瞩目，目前广泛应用于对地遥感、通信应用甚至是深空探测。尤其随着立方星的功能密度持续提升，以及其低成本，越来越多的卫星项目采用立方星的方式进行来完成。
[0003]立方星是国际上广泛用于大学开展航天科学研究与教育的一种小卫星，具有成本低、功能密度大、研制周期短、入轨快的特点，通过组网形成星座，可实现对海洋、大气环境、船舶、航空飞行器等的监测。
[0004]立方星框架用以实现装载立方星部件和载荷，其机械结构件采用航空铝合金，零件需要机械加工和组装，对组装精度有很高的要求，普通的立方星框架在质量稳定性等方面也有待提高，并且一般成本相对来说比较高。
[0005]而3D打印技术作为一种发展迅速的快速成型技术，在汽车制造，航天和医疗等行业得到广泛应用。采用金属3D打印技术来制造立方星框架在结构重量、加工周期、结构强度等方面都表现出优势。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于3D打印的立方星框架，采用新的工艺理念，将零件的机械加工整合成一体化，使得立方星结构简单，成本较低并且可操作性强，解决了上述
技术介绍
中所提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于3D打印的立方星框架，包括侧面框架和连接螺杆，还包括固定台和太阳能电池板，所述侧面框架的内部连接有4个固定台，所述固定台的表面与连接螺杆连接，所述连接螺杆的外表面套接有电路板，所述侧面框架的外表面分别设开设有大圆形孔和小圆形孔。
[0008]优选的，所述侧面框架的内侧壁设置有电源开关。
[0009]优选的，所述侧面框架由一个长方形的樑构成。
[0010]优选的，所述侧面框架的底部设置有开关针。
[0011]优选的，所述侧面框架由高强度铝合金材料制成。
[0012]优选的，所述大圆形孔的数量为四个，且每个大圆形孔的周围设置有四个小圆形孔。
[0013]优选的，该框架整体采用选择性激光熔化金属3D打印技术制成。
[0014]优选的，所述电路板上设置有铜柱。
[0015]与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于3D打印的立方星框架，具备以下有益效果：
[0016]该基于3D打印的立方星框架，只使用3D打印选择性激光熔化技术，其结构强度高达500MPa,且重量为传统方法的一半，设计制造周期缩短，在实现原有立方星框架装载不同功能载荷的基础上，更能适应航天器对载荷质量的严格要求，同时将零件的机械加工整合成一体化，使得立方星结构简单，成本较低并且可操作性强，并且电路板上的铜柱支持多板安装，使得安装更加简洁高效，功能更加多样化。
附图说明
[0017]图1为本专利技术未安装太阳能电池板的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术安装太阳能电池板的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术铜柱结构示意图。
[0020]图中：1、侧面框架；2、固定台；3、连接螺杆；4、大圆形孔；5、电源开关；6、电路板；7、开关针；8、小圆形孔；9、太阳能电池板；10、铜柱。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]请参阅图1
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3，一种基于3D打印的立方星框架，包括侧面框架1和连接螺杆3，还包括固定台2和太阳能电池板9，所述侧面框架1的内部连接有4个固定台2，所述固定台2的表面与连接螺杆3连接，所述连接螺杆3的外表面套接有电路板6，电路板6可以固定到连接螺杆3上，同时其安装高度也可参数化。电路板6上的铜柱10支持多板安装，使得安装更加简洁高效，功能更加多样化，所述侧面框架1的外表面分别设开设有大圆形孔4和小圆形孔8。
[0023]本专利技术中，所述侧面框架1的内侧壁设置有电源开关5，电源开关5与电源连接，在立方星处于工作状态的时候它开启。
[0024]本专利技术中，所述侧面框架1由一个长方形的樑构成。
[0025]本专利技术中，所述侧面框架1的底部设置有开关针7。
[0026]本专利技术中，所述侧面框架1由高强度铝合金材料制成，使其结构强度增强，相比同等大小规格的立方星框架质量减少一半，发射效率增加。
[0027]本专利技术中，所述大圆形孔4的数量为四个，且每个大圆形孔4的周围设置有四个小圆形孔8，进一步减少该框架的质量，同时太阳能电池板9通过四个小圆形孔8固定在侧面框架1的表面。
[0028]本专利技术中，该框架整体采用选择性激光熔化金属3D打印技术制成。
[0029]本专利技术中，所述电路板6上设置有铜柱10，可以实现多板安装，同时各个电路板6的安装可以通过铜柱10分隔开。
[0030]固定台2可以进一步提高电路板6的稳定性。
[0031]该立方星框架基于金属3D打印的立方星框架是1U标准单元的立方星结构，该框架呈立方形，侧面杆略高于横梁，基本单元是1U，也可以实现2U，3U等基于1U单元的立方形框架的金属3D打印。立方星框架的作用是是装载电路板6。
[0032]框架整体包括六个朝向的面，其中外侧的四个面用来安装太阳能电池板9，它将太阳光转换成电能给蓄电池组充电，用以给星上负载供电。
[0033]外侧面的四个顶角分别设置4个小圆形孔8，用来固定太阳能电池板9。
[0034]相比较下，原有的机械加工框架包含很多零部件来保障立方星的稳固性。而金属3D打印的框架采用一体化的思想，只使用3D打印选择性激光熔化技术，通过对所属零件的融合实现增材制造步骤，制造在支撑板上进行，通过利用金属粉末在激光束的热作用下完全融化、经冷却凝固而成型，在制造所属3D打印零件是选用1064nm的激光波长以提高激光能量的利用率，在高激光的能量密度下，所使用的金属粉末完全融化，经散热冷却后可实现与固体金属冶焊成型，再根据提供的三维CAD模型分层切片信息，扫描系统控制激光束作用于带成型的区域内的粉末，带一层扫描完毕后，活塞缸内的活塞会下降一个层后的距离，接着送粉系统输送一定量的金属粉末，铺粉系统的辊子铺展一层厚的粉末沉积于已成型层之上，然后进行重复上述2个成型过程，直至所有三维CAD模型的切片层全部扫描完毕。包含一个主框架，主框架内含有安装PCB板的腔体，含有第一朝向和第二朝向的前后方向，还有第三朝向和第四朝向的侧面，以及第五朝向和第六朝向的上下面。
[0035]由于选择的是激光熔化SLM方式进行打印，在整个打印过程中需要增加额外的支撑结构进行保护，组织零部件变形。
[0036]SLM打印本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印的立方星框架，包括侧面框架和连接螺杆，其特征在于：还包括固定台和太阳能电池板，所述侧面框架的内部连接有4个固定台，所述固定台的表面与连接螺杆连接，所述连接螺杆的外表面套接有电路板，所述侧面框架的外表面分别设开设有大圆形孔和小圆形孔。2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的立方星框架，其特征在于：所述侧面框架的内侧壁设置有电源开关。3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的立方星框架，其特征在于：所述侧面框架由一个长方形的樑构成。4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的立方星...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛国粮，赵冲，于晓洲，胡鑫，白瑞雪，
申请(专利权)人：星众空间北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：