未来已来！太空3D打印技术

随着商业化太空飞行新时代的到来，美国国家航空航天局（NASA）和私人太空公司正争先登陆月球和火星，以进行太空旅游和探索。

尽管这是经过精心策划的计划，到2024年将宇航员降落在月球南极，到2030年将在红色行星上部署一艘载人的地面着陆器，但我们尚未向我们最近的邻居，地球的姊妹星球金星学习到很多东西。尽管与地球有许多不同之处，但金星上的灼热条件曾经像地球一样。尽管自1980年代以来没有美国着陆器冒险进入地球表面，但NASA对金星的重新兴起可能导致潜在的旗舰飞行任务，以了解我们的多贝金格星有多宜居。

未来成功地探索金星表面的极端环境（浓厚的大气层会捕获太阳的热量，导致地表温度高于880华氏度（470摄氏度）），将需要能够在高温下运行的复杂电子系统。幸运的是，创建极限环境技术是Ozark集成电路公司的重中之重，该公司致力于为“坚固”的应用生产新颖的电路。

这家总部位于阿肯色州的公司最近被美国国家航空航天局（NASA）选为通过该机构的小型企业创新研究  （SBIR）进行后续资助  的139个提案之一）程序，以开发用于高温，高密度电子系统的原型多芯片封装。

此外，Ozark将与nScrypt的研究部门Sciperio和nScrypt 3D制造系统合作，创建高温电子系统，特别是RISC-V处理器，该处理器可以在金星表面长时间运行。

该公司的“ 金星现场处理的极端环境系统集成技术 ”提案旨在以封装形式创建一个500⁰CRISC-V多芯片系统，以说明设计程序，多芯片封装和高温组件。可以用来创建高温电子系统。

 500⁰CRISC-V微处理器是金星表面几乎所有太空探索功能（如致动，环境感应和机器人运动）的基本计算基础。但是，在火箭以及其他潜在的非NASA应用（例如喷气发动机控制系统）中也发现了可以使用此计算构件的高温环境。用于飞行和武器的高超音速发动机；地热勘探（其环境与金星表面非常相似）；科学实验，包括火山分析以及对生产炉的控制和监视。

“增材制造是Ozark IC应对高温的基石，” Ozark创始人兼首席执行官Matt Francis说。“我们对AM的采用和改编，尤其是nScrypt的产品，将改变游戏规则。凭借AM常见的较低成本和快速周转指标，已经实现了令人印象深刻的性能（高达800⁰C）。nScrypt系****特的质量和多功能性使Ozark IC能够开发新的工艺和产品，并在性能和周转时间方面取得惊人的成绩。”

这项工作最初是由NASA SBIR第一阶段项目资助的，并将在五月初宣布的第二阶段项目中继续进行。所有第二阶段的提案都是根据其技术优势和可行性，第一阶段的结果以及提交组织的经验，资格和设施来选择的。

Ozark在第一阶段项目中与Sciperio密切合作，将3D打印定制的高温金属迹线打印到高温基板上。根据该公司的说法，这些测试优惠券是使用配备了SmartPump微点胶工具头，Keyence激光和过程中摄像头的nScrypt 3Dn 450工厂在工具（FiT）系统中在Sciperio现场印刷的，以监控线宽及其他特征。nScrypt的FiT系统不仅限于3D打印，还可以制造成品，而不仅仅是零件。

Ozark甚至表示将购买由nScrypt开发的自己的3Dn-Tabletop系统，该系统还配备了SmartPump工具头和用于保形印刷的表面测绘激光器。

Ozark的专长是将集成电路，封装和布线整合到一个可以在恶劣环境下使用的模块中，并且高温多芯片封装和Ozark的设计工具显着扩展了可以在高温下运行的电子系统的复杂性。

nScrypt和Sciperio的首席执行官Ken Church表示：“ Ozark IC在极端温度的电子产品方面做得很棒。我们的高精度3D制造系统非常适合其应用，nScrypt的研究部门Sciperio的工程专业知识正在帮助他们跨越终点线。”

第二阶段的奖项将为位于31个州的124家小型企业提供约1.04亿美元的奖励。NASA每年通过具有前景的新技术对美国小型企业进行投资，这些新技术可以使太空飞行任务受益，并改善地球上的生活。

“小型企业提供了使NASA各个领域受益的创新解决方案，并且经常在该机构之外找到应用程序，” NASA华盛顿空间技术任务局副局长Jim Reuter说。“这一宣布是美国宇航局从月球到火星的探索方法又迈出的一步。该机构将继续投资并支持小型企业，因为小型企业将继续为未来的任务成熟重要技术，这也将使我们在地球上受益。”

在去年5月宣布入选2019年SBIR计划第二阶段的公司时，NASA表示，该奖项将有助于推进NASA的优先事项，包括Artemis  计划以及航空，人类探索与运营，科学和太空领域的其他倡议技术。入选的公司是以前的NASA  SBIR第一阶段获奖者，他们已经成功地确定了其拟议技术的可行性。作为第二阶段的获奖者，这些公司将开发，演示和向NASA交付其技术。

“我们对这些公司在第一阶段的工作中所见到的创造力和创造力感到鼓舞，” NASA SBIR  计划执行官詹恩·古斯蒂克（Jenn Gustetic）说。“我们还努力减少选定的公司等待其第一期II期付款的时间，因为我们知道目前我们的航空航天研究和开发公司获得资金的关键。他们的技术在NASA内外的应用前景广阔，我们期待下一轮加速种子资金的使用。”

Ozark已利用SBIR / STTR资金来开发其技术，目前，其其他几条产品线的工作温度分别为200⁰C和250⁰C，正在进入制造阶段（第三阶段）。

随着大气压的压碎和不断上升的温度（最高可达到华氏900度），金星不是最容易进行探测和探索的地方。短短几个小时后，航天器的电子设备就会开始失效，从而缩短了任何着陆任务的寿命。

实际上，1970年代来自美国和俄罗斯的探测任务在到达金星的不安表面后，最多可以传输一个小时的数据。2006年，欧洲航天局的金星快车在金星南极发现了奇怪的大气特征，以及在地表上方延伸100公里的云层。

总体而言，太空探索需要能够在高温和岩石地幔下运行的复杂电子系统，尤其是在NASA对金星重新燃起兴趣的情况下。与金星与地球环境不同，许多专家认为，来自行星的数据可以帮助我们了解我们自己的大气层，并且随着Ozark准备开发用于高温，高密度电子系统的原型多芯片封装，持续时间长，金星的近距离探索可能成为现实。