最终开关组装网络是在比利时鲁汶的 3D Systems 客户创新中心的 DMP Factory 350 机器上用铝材料打印的。 （所有图片均由 3D Systems 提供）在 COVID-19 的重大影响之后，对卫星电信服务的需求正在反弹至其历史上的强劲增长。随着这种复兴，人们越来越需要提高通信卫星的性能和经济性。将车辆送入地球静止轨道的成本高达每公斤 20,000 美元，典型的使用寿命为 10-15 年。因此，需要能够提高性能、降低成本、重量和体积并推动整个设计和供应链流程改进的技术。
推动航空航天创新的一项越来越重要的技术是 addi主动制造（AM）。凭借更大的设计和制造灵活性，增材制造为彻底改变航空航天工作流程的关键要素提供了绝佳的机会。
设计简化、组件整合和零件数量减少
增材制造的一个令人兴奋的应用是它在电信卫星中用于射频 (RF) 无源硬件。这是一系列部件，可以接收、携带、过滤和传输射频信号，从地球到卫星再返回。为了实现微弱信号通信，卫星必须配备最高效的传输技术，包括定向天线、滤波器和波导。天线用于从地球接收信号和向地球传输信号。波导用于以低损耗在卫星内部传输射频信号。滤波器用于最小化来自不需要的频率的信号噪声。这些硬件元素具有高度复杂的设计并且对尺寸有严格的要求控制、重量、体积和表面质量。当这些组件采用传统制造方式生产时，它们需要极其专业的人员和挤压、机械加工、焊接和手动组装等多个过程。交货时间长，成本高。
近年来，RF 工程师开始将增材制造应用于 RF 组件。工程师不再受限于传统的制造和组装流程，并且可以更加灵活地定制射频组件以提高性能和系统范围的效率。好处可能是深远的——改进的射频性能、更轻的重量和体积，以及通过单元化大大减少零件数量。
突破射频无源硬件设计的界限
直接金属打印 ( DMP) 激发了 RF 设计的创新。行业领导者正在重新考虑整个子系统，并通过增材制造的力量将它们生产为高度统一的结构.单元化本身带来了许多好处。更少的部件意味着射频传输链中的接口更少，从而降低整体系统损耗。单元化自然会导致零件数量减少、重量和体积减少、组装速度更快、效率更高、质量控制成本降低以及供应链精简。在一个示例应用程序中，DMP 过程用于创建用于在轨使用的无源射频滤波器。由此产生的 RF 滤波器是一个部件，而传统单元则有 39 个部件。增材制造的过滤器比传统过滤器轻 50%。
空中客车防务与航天公司设计的 3D 打印射频滤波器集成到卫星有效载荷中。新过滤器比以前的设计减轻了 50% 的重量。通常，相对于卫星在 ite 设计中，减轻重量被视为最理想的优化。重量对于发射考虑至关重要，但总体积也很重要。体积减小可能允许更多的电信信道被容纳在由与所选运载火箭相关联的发射限制规定的给定体积和重量包络内的卫星上。 RF 有效载荷设计越紧凑，可以添加的通道就越多，从而支持更多服务。
DMP 还为 RF 设计人员提供了利用传统制造工艺无法实现的形状的机会。这在 RF 滤波器的设计中特别有用。借助 DMP，可以制造使用高度有机的轮廓形状的高效滤波器设计来优化性能。
可以通过简要探索真实世界的用例来最有效地展示这些功能。
功能性设计增强了 RF 系统性能
空中客车防务与航天部门与 3D Systems 合作生产第一个 3D 打印 RF 滤波器，该滤波器经过测试和验证可用于商业电信卫星。该项目以欧洲航天局资助的研究为基础，展示了增材制造能够为航空航天部件实现新设计创新的能力，这些部件几十年来都没有发生明显变化。
3D Systems 与 NASA 的喷气推进实验室和雷恩大学、CNRS、IETR - UMR 6164 合作，在单个底板上生产了数千个这种超表面 (MTS) 天线元件。低剖面和低质量使其成为小型卫星和立方体卫星的理想 Ka 波段天线类型。” （参考：D. González-Ovejero、O. Yurduseven、G. Chattopadhyay 和 N. Chahat，“超表面天线：用于小型卫星的平面天线”，&rdq哦； in CubeSat Antenna Design, IEEE, 2021, pp.255-313.)RF 滤波器传统上是基于标准化元素库设计的，例如矩形空腔和具有垂直弯曲的波导横截面。形状和连接由典型的制造工艺决定，例如铣削和放电加工 (EDM)。因此，射频滤波器的空腔通常需要用螺栓连接在一起的两半加工而成。这会增加重量，增加生产时间的组装步骤，并且需要额外的质量评估。设计用于增材制造的零件使空中客车防务和航天公司能够在不增加制造成本的情况下探索复杂的几何形状。空客防务与航天公司制造的 Eutelsat KA-SAT 等大容量卫星携带近 500 个射频滤波器和 600 多个波导。其中许多是为处理特定频率而定制设计的。
基于其最初的工作，空中客车防务和航天制造商英国朴次茅斯的图灵团队在 3D Systems 的 AM 咨询和生产支持下，开发了用于增材制造开关装配网络的创新设计。 3D Systems 很早就参与了这个项目，为应用程序开发和原型制作提供输入和支持，并在整个鉴定和工业化过程中持续参与。由于设计自由、重量减轻、零件性能优化和进度减少，AM 被选中用于该项目。空中客车公司还指出，在装配过程中节省了大量劳动力，使他们的团队能够专注于更多增值任务，并显着减少所需的单个零件数量，这是他们选择增材制造的原因。 RF 无源硬件指定用于将加入 Eutelsat 在轨舰队的两艘 Eurostar Neo 航天器。
Airbus Defense and Space 只是一家意识到增材制造在减轻重量、提高性能方面优势的制造商, 以及更低的成本 w同时在最终航空航天部件中实现更高的一致性和可靠性。世界各地的行业领导者正在将增材制造整合到他们的生产工作流程中，这不仅是为了扩展能力，也是为了推动创新的极限。随着航空航天和国防工业需求的发展，AM 将帮助这些领导者保持在变革的前沿，开发先进的技术和材料，将行业推向新的高度。
