À medida que a implantação global de satélites em órbita próxima à Terra entra em um período explosivo, a “leveza” passou de ser uma busca tecnológica para ser uma necessidade competitiva – reduzindo os custos de lançamento em dezenas de milhares de dólares por cada grama de peso reduzido. Cada redução de 1 mm aumenta a densidade do layout do dispositivo. No entanto, os efeitos de desgasificação em ambientes de vácuo estão representando um grande desafio: os materiais de impressão 3D à base de polímeros continuam a liberar voláteis condensáveis no vácuo espacial, desencadeando estratificação de revestimentos metálicos, distorções do matriz e falhas funcionais que podem, em última análise, levar à autodestruição dos componentes. Portanto, a leveza não é uma substituição simples de materiais, quando a substituição de componentes metálicos tradicionais por componentes de polímeros revestidos com revestimento metalizado, é necessário controlar rigorosamente este risco crítico da interface de revestimento.

A Horizon Microtechnologies, da Alemanha, é uma empresa de fabricação aditiva que se concentra no desenvolvimento de micro-componentes e desenvolve antenas seis vezes mais leves do que as antenas tradicionais, com financiamento da Agência Espacial Europeia (ESA).Desta vez, a Horizon superou o desafio histórico da desgasificação a vácuo de materiais de classe espacial através de um inovador processo de impressão 3D micronanométrica e passou nos testes de desgasificação da Organização Europeia para a Normalização Espacial (ECSS).Seu núcleo tecnológico é a tecnologia de microlitografia estéreográfica de projeção facial (PμSL) de precisão de Morpheus, que valida ainda mais o potencial de aplicação da tecnologia de impressão 3D nanométrica no ambiente espacial.

01: avanço de precisão, passando por rigorosos testes no ambiente espacial

A Horizon combina inovadoramente a tecnologia PμSL da Molecular Square com o processo de imersão, através da microArch ® O sistema de impressão 3D industrial S240 (precisão: 10 μm) prepara o substrato de polímero, depois é tratado com revestimento metálico, como prata e cobre, para alcançar a produção em massa de componentes de radiofrequência de classe espacial e antenas ultraleves, proporcionando uma redução significativa de peso e eficiência energética para sistemas de comunicações por satélite.

Recentemente, os componentes de revestimento impressos em 3D da Horizon passaram com sucesso pela rigorosa certificação da Organização Europeia para a Normalização Espacial (ECSS) (padrão ECSS-Q-ST-70-02C). Após 24 horas de teste em ambiente de vácuo (125°C, 10−6–10−7 mbar), os indicadores-chave apresentaram excelente desempenho:

• Perda Total de Massa (TML): 0,354%

• Perda de Qualidade Recuperada (RML): 0,166%

• Condensável (CVCM): 0,000%

Os indicadores de componentes são muito superiores aos limites padrão (RML <1,00%, CVCM <0,10%), verificando que os dispositivos de fabricação aditiva de polímeros e preparação do processo de revestimento podem alcançar a estabilidade e a confiabilidade a longo prazo no ambiente espacial, eliminando as barreiras principais para a aplicação em escala da tecnologia de impressão 3D micronanométrica na aeroespacial.

02: Fusão de ressonância tecnológica para impulsionar o processo de industrialização

O ecossistema tecnológico da MOF faz uma profunda ressonância com a exploração tecnológica de revestimento da Horizon, apoiando a inovação inovadora com as principais vantagens:

• Leveza e liberdade estrutural

Com uma precisão óptica ultra-alta de 2 μm e capacidade de controle de alta tolerância, a tecnologia PμSL ultrapassa os limites tradicionais da fabricação para alcançar a moldagem integrada de estruturas complexas em várias escalas - desde o design leve de uma matriz de antenas de onda milimétrica até a fabricação de precisão de componentes críticos como microcanais e microengrenagens em sistemas micromecânicos, tudo pode ser reduzido com precisão 1:1.

• Integração de vários materiais e expansão funcional

Através do processo de pós-tratamento de imersão e outros, um único substrato de polímero pode composto de prata, cobre e outros materiais condutores elétricos para realizar blindagem eletromagnética, transmissão de sinais e outras funções múltiplas, fornecendo referência interdisciplinar para a versatilidade de materiais espaciais.

• * Serviço de cadeia completa e fabricação personalizada

A MOF construiu um sistema de resposta rápida que abrange todo o mundo, com equipamentos e serviços em 40 países, capacitando quase 2.500 clientes científicos e industriais para alcançar o ciclo fechado de todo o processo, desde a validação de protótipos até a entrega em lote. Ao mesmo tempo, a Horizon lançou uma loja on-line com mecanismos de serviço rápidos e capacidade de produção personalizada, destacando o avanço na industrialização da fabricação aditiva de micronano no campo dos componentes de radiofrequência.

03: Juntos para romper a crise e construir uma nova ecologia da indústria

“Este resultado de teste é um marco para nós – ele valida a possibilidade de combinar o substrato de impressão 3D nanométrica com o processo de revestimento para fornecer a estabilidade necessária para cenários de aplicações de alta confiabilidade, como a aeroespacial.” Há muito tempo, os três principais pontos de dor da desgasificação a vácuo, a descamação entre camadas e a fragilidade da superfície colocam em dúvida a tecnologia de revestimento de peças impressas em 3D. E hoje demonstramos que estas questões históricas estão a ser superadas um por um."

Andreas Frölich, HorizonteDiretor executivo

Com o avanço contínuo da Horizon em componentes de rádio-frequência, sistemas microeletromecânicos e dispositivos microfluidos, as fronteiras das aplicações espaciais da impressão 3D micronanométrica estão se expandindo acelerando – da leveza de equipamentos a bordo para cenários de ponta como fabricação em órbita e sistemas de suporte à vida para exploração no espaço profundo.

Como um dos poucos fornecedores de tecnologia no mundo que dominam a precisão industrial de 2 mícrons, esta vez, juntamente com as práticas inovadoras da Horizon, demonstra que apenas a combinação profunda de fabricação de precisão, ciência de materiais e validação interdisciplinar pode criar um novo ecossistema tecnológico de alta qualidade, baixo custo e precisão.