而现如今，这支团队正在研究复合材料结构件的焊接工艺，从而可以消除通常用于连接复合材料部件的重型螺栓的需要，其潜在应用包括像罗马太空望远镜（RST）等任务，它是一种专注于研究暗能量的红外望远镜，以及有望应用于高月球塔（TLT），这是一种将太阳能电池板提升到地平线以上从而在月球上产生能量的概念。
虽然TDEA项目与RST和TLT项目是分开的，但该团队已经确定这些结构适合热塑性焊接，并根据这些项目的基准设计和结构要求建立了点设计。该焊接项目始于2021年，由多个部分组成。第一步是与复合材料行业、学术界和其他研究机构接触，以确定热塑性塑料制造和分析的最新阶段。研究人员接下来评估了五种材料的结晶动力学，包括熔化和结晶温度、结晶潜热和与焊接相关的热导率。
该团队使用使用这五种材料，利用感应、电阻和超声波技术焊接了热塑性试样。该团队还考虑了每种焊接工艺在太空制造过程中应用的难易程度。例如，感应焊接可能不是一个可行的选择，因为它需要辅助设备进行冷却。
NASA与三个组织合作，每种焊接类型一个，重点是Agile Ultrasonics的超声波焊接工艺，因为它有望在太空中运行。截至5月底，研究人员正试图优化该过程以减少空隙含量。
TDEA团队使用Agile Ultrasonics的焊接系统和机器人末端执行器进行研究
位于克利夫兰的美国NASA格伦研究中心化学工程师桑迪·米勒指出，团队研究了振幅、压力和停留时间等过程变量，以及整个键合线上的扫描速率。为了减少键合区域中的空隙形成，他们还将尝试使用能量导向器，该导向器放置在键合界面处，并将超声波能量拉到界面。
TDEA的研究人员正在同时开发两个测试应用程序。热塑性陆地点设计（TTPD）改编自RST团队的支撑梁组件设计，该组件用于固定望远镜的可展开孔径盖（DAC）。DAC在发射过程中关闭望远镜筒，然后在轨道上打开，以帮助阻挡阳光进入光圈。
在TDEA提出的设计中，有助于打开DAC的接箍和梁组件将成为一个单一的焊接热塑性组件，梁由东丽的Cetex®TC1200 PEEK制成，接箍区域采用3D打印的碳纤维增强PEEK复合材料，其中碳纤维含量为30%，这可以降低结构组件的复杂性、零件数量和装配质量。
TLT的TDEA设计被称为热塑性空间点设计（TSPD）。这座50米高的塔最终可能会建在月球南极，它的目的是支撑太阳能电池阵列，为美国的月球基地提供电力。根据现有设计，机器人将使用金属配件和铆钉连接塔的复合桁架结构，TDEA团队希望对此进行改进。
米勒指出，团队可以用热塑性塑料制造这些桁结构，然后让机器人通过端部配件焊接它们，这样可以节省铆钉的所有重量，也可以节省单个螺栓的管理。为了测试这种方法的可行性，研究人员正在用T700碳纤维和东丽的Cetex TC1225低熔点PAEK建造一小段塔，称之为重复晶胞，研究人员将对该单元的焊接接头进行拉伸和压缩试验。TDEA团队计划在2024年9月30日政府财政年度结束前完成两个点设计的测试数据，但该团队希望获得额外的资金来继续这项工作。
来源：碳纤维及其复合材料技术