Un’antenna GPS omnidirezionale stampata in 3D da Lockheed Martin
L'hardware è stato integrato su un satellite GPS III per il relè di comunicazione
Dopo aver recentemente stampato in 3D cabine di pilotaggio complete per simulatori F-35, Lockheed Martin ha qualificato la sua prima complessa antenna omnidirezionale stampata in 3D per il relè di comunicazione, che è stata integrata su un satellite GPS III. Un’antenna omni è un componente hardware a forma di lacrima che consente a un satellite di comunicare con i sistemi di terra sulla Terra. L’antenna fa parte del sottosistema di telemetria, tracciamento e comando di un veicolo spaziale, che trasmette e riceve segnali.
La forma dell’antenna omni stampata in 3D è simile al suo predecessore, ma ora è un pezzo solido invece di essere composta da più parti che altrimenti dovrebbero essere saldate a mano insieme. La nuova antenna contiene caratteristiche geometriche uniche – che contribuiscono specificamente alla riduzione dei difetti associati alle operazioni di placcatura e saldatura del predecessore dell’antenna – che possono essere fabbricate solo utilizzando la produzione additiva.
“Il processo è facilmente ripetibile, il che elimina le variabilità nel processo di costruzione e test”, ha affermato Larry Loh, direttore della tecnologia ingegneristica e della produzione avanzata presso Lockheed Martin Space. “Adottando questa tecnologia, siamo in grado di produrre questi prodotti in una gamma più ristretta rispetto alle parti precedentemente costruite a mano”.
Lockheed Martin ha realizzato risparmi sui costi di circa il 60% incorporando questi strumenti digitali e metodi di produzione avanzati.
La qualificazione
Questa antenna omnidirezionale stampata in 3D ha richiesto anni di lavoro, con Lockheed Martin che ha prodotto il primo prototipo nell’autunno del 2015. Da allora, l’antenna è stata sottoposta a un intenso processo di qualificazione che ha incluso il passaggio del prodotto a temperature estreme e agitazione per dimostrare che può sopravvivere nel duro ambiente dello spazio.
La qualificazione di questa antenna è stata particolarmente rigorosa grazie alla sua produzione tramite produzione additiva. Il team non solo ha dovuto qualificare il processo di realizzazione dell’hardware, ma ha dovuto anche qualificare il tipo di alluminio utilizzato, una lega a base di alluminio 6061. Il team ha verificato che l’alluminio può essere costantemente stampato in 3D e avrà sempre le stesse proprietà di radiofrequenza.
Una volta eseguita con successo la qualificazione, la prima unità di volo è stata consegnata alle operazioni di assemblaggio, test e lancio per l’installazione.
Qual è il prossimo?
“Ora che l’antenna stampata in 3D è stata qualificata, siamo fiduciosi di poterla stampare per i prossimi 10-20 veicoli e che sopravvivranno alla vita di progettazione di 15 anni che hanno”, ha affermato Andre Trotter, vicepresidente di Lockheed Martin Space Navigation Systems.
Poiché l’antenna GPS è un componente hardware relativamente comune in altre missioni, potrebbe essere utilizzata su altri veicoli spaziali nel portafoglio di Lockheed Martin.
“Questo è il pioniere per aumentare la nostra velocità di produzione sia di componenti semplici, come le staffe, sia di costruzioni hardware complesse”, ha affermato Andre Trotter. “La cosa importante è che possiamo ridurre in anticipo i tempi di produzione. Più hardware stampiamo in 3D, più possiamo ridurre il tempo iniziale e quindi possiamo semplicemente assemblare, testare e lanciare”.
