3D打印技术新突破助力“太空制造

从中科院空间应用工程与技术中心获悉,我国科研人员近日利用抛物线飞机成功进行了首次微重力环境下的3D打印试验。这为未来把3D打印机搬上太空、为空间站提供后勤补给等提供了重要的数据和经验。

未来或许可以在其他星球打印板材造房子

据介绍,根据中科院空间应用中心与德国宇航局的双边合作协议,德国宇航局向中科院太空增材制造技术试验队提供了抛物线飞行试验机会。抛物线飞机可模拟太空失重,创造每次约22秒的微重力环境。试验队在法国波尔多进行了93次抛物线飞行试验,用自主研发的设备和工艺成功打印了目标样品。

试验的技术负责人、中科院空间应用工程与技术中心研究员王功表示,后勤补给资源是长期太空探索任务成功的重要保证,目前主要是通过发射运载火箭和货运飞船向空间站进行补给,不仅周期长,而且成本昂贵。如果需要的零部件在太空里就能直接制造,将是人类太空探索技术的一次革命性进展。

“如果通过3D打印技术,在太空中把需要配备的零件打印出来,不仅可以及时满足空间维修等需要,还可以制造新的有效载荷,开展更多的科学实验。”王功说,“未来或许可以在其他星球打印板材和石砖等建材来建造房子。”

“3D打印凭借其高效、灵活的特点有望成为太空制造技术的重要工艺之一。但由于太空环境的特殊性,目前地面3D打印技术难以直接应用,需要对材料、设备及控制方式进行针对太空特殊环境的适应性改造,同时需要开展大量的试验摸索。”他说。

我国起步晚于美国,但理念和技术不落后

据介绍,欧美国家也在研究太空3D技术。NASA将在轨增材制造技术视为支持深空探测任务的战略性关键技术,为此部署了多项技术的研究,其中Made　in　Space公司研制的FDM塑料3D打印机目前正在国际空间站试用。

王功表示,虽然我国太空增材制造技术研究的起步晚于美国,但研究更为积极活跃,在理念和技术上并不落后,此次试验共对五种材料和两种制造工艺进行了微重力环境下的验证与探索,其中包含了NASA从未尝试过的纤维增强复合材料,获取了不同材料与工艺在微重力环境下的特性数据。

中科院空间应用中心副研究员程天锦介绍,目前他们正在同步研究3D打印材料的循环利用技术,未来可以将空间站内的部分废弃物,如航天员的饮水袋等,制备成太空3D打印的原材料。

据介绍,本次试验的主要设备——我国首台空间3D打印机由中科院空间应用中心与重庆智能院共同研制(见本报4月20日5版报道)。

“下一步我们将寻求与国内更多优势技术单位开展联合研究,着力提高太空增材制造产品的强度、精度和速度,争取在近期取得更大的突破。”王功说。