加拿大航天局和AON3D，將3D打印部件發(fā)送到太空用于醫(yī)學(xué)研究

南極熊導(dǎo)讀，隨著商業(yè)航天領(lǐng)域持續(xù)擴(kuò)大到更大的私人市場(chǎng)，人們正在積極探索，將3D打印部件發(fā)射到太空去，探索可以產(chǎn)生什么樣的奇妙變化。

△加拿大航天局和AON3D合作，利用3D打印技術(shù)，將共同探索人類未知的知識(shí)盲區(qū)

2022年8月1日，南極熊獲悉，熱塑性塑料工業(yè)3D打印機(jī)制造商AON3D透露，國際空間站（ISS）已收到3D打印的零件，德國歐洲航天局（ESA）宇航員和材料科學(xué)家Matthias Maurer立即對(duì)它進(jìn)行了一系列醫(yī)學(xué)研究。

這家總部位于加拿大的公司，使用Sabic Chemicals的ULTEM 9085樹脂，和高溫工業(yè)3D打印機(jī)AON M2+創(chuàng)建了一個(gè)組件，用于探索不同的血液樣本制備方法。

使用新部件進(jìn)行離心分離，通過一個(gè)被稱為血液分餾的過程將血液分離，這種技術(shù)用于分析宇航員的樣本元素，以創(chuàng)造新的診斷信息。據(jù)悉，該部件在短短16小時(shí)內(nèi)就被打印出來，它將有助于研究微重力對(duì)人體的短期和長(zhǎng)期影響。

這種類型的機(jī)載研究，對(duì)于未來長(zhǎng)期太空飛行的成功至關(guān)重要。典型的國際空間站任務(wù)通常需要6個(gè)月的往返時(shí)間。這還不包括未來人類往返火星的任務(wù)可能持續(xù)三年。在太空中增加更多的時(shí)間，可能會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生其他影響，這就是為什么國際空間機(jī)構(gòu)目前遇到的問題，缺乏長(zhǎng)期生活所對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。因?yàn)�，研究是建立深空任�?wù)基線的根本，科研人員，需要了解長(zhǎng)期太空飛行對(duì)航天員潛在對(duì)健康問題。此外，快速、高效和可持續(xù)地打印零件，可以幫助加快研究進(jìn)度。

△國際空間站

技術(shù)難題
加拿大航天局（CSA）要求AON3D打印離心機(jī)部件。該公司成立于1990年，曾為詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡、Canadarm2機(jī)器人手臂、Dextre機(jī)器人助手和國際空間站的移動(dòng)基地系統(tǒng)做出了貢獻(xiàn)，通過投資空間技術(shù)支持創(chuàng)新、科學(xué)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

對(duì)于這個(gè)特殊的部件，加空局面臨的挑戰(zhàn)是，為軌道實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)一個(gè)可供飛行的部件。由于工程團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的制造方法，將大大增加原型設(shè)計(jì)的成本，并延遲最終使用部件的開發(fā)，因此它們轉(zhuǎn)向了3D打印技術(shù)。

因?yàn)樵摷夹g(shù)允許通過內(nèi)部原型設(shè)計(jì)，獲得快速設(shè)計(jì)迭代的優(yōu)勢(shì)。在這種情況下，對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)微的修改是很容易的。與可能需要數(shù)周和多個(gè)生產(chǎn)階段的傳統(tǒng)制造相比，在AON M2+上進(jìn)行3D打印，只需幾個(gè)小時(shí)就能生產(chǎn)出最終零件。

此外，該應(yīng)用的材料選擇，對(duì)于確保符合NASA的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。這是一個(gè)主要的設(shè)計(jì)考慮因素，以確保太空中的零件符合所需的安全標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)NASA的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，ULTEM材料符合標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗�在真空中的總質(zhì)量損失（TML）很低，具有阻燃性能，而且無毒害。打印完成后，該部件在安全審查和美國宇航局發(fā)射前，被送到CSA進(jìn)行機(jī)械測(cè)試。

△AON3D的3D打印離心機(jī)部件

開展3D打印項(xiàng)目，是CSA未來目標(biāo)的一部分。幾年前，它還向加拿大3D打印公司Burloak Technologies授予了一個(gè)為期兩年的項(xiàng)目，以加速該工藝在空間中對(duì)開發(fā)應(yīng)用。

3D打印助力重返月球
在他們與AON3D的最新ULTEM離心機(jī)部件取得成功后，該機(jī)構(gòu)對(duì)其它幾個(gè)需要3D打印，來優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造的項(xiàng)目表示出了濃厚的興趣。

該機(jī)構(gòu)一直在考慮其他高溫塑料，如PEEK，一種能夠承受太空中極端加熱和冷卻循環(huán)的材料。未來，這種材料將被用于，開發(fā)3D打印熱塑性月球車的地面原型，作為即將開展的PEEKbot項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目由大學(xué)牽頭，由加拿大自然科學(xué)與工程研究委員會(huì)（NSERC）資助，旨在開發(fā)一種能夠在月球夜晚中生存的月球車，月球晚間的溫度可降至-208°F（-130℃度）。

△Astrobotic 3D使用AON3D的機(jī)器，打印推進(jìn)器原型

2016年，起初AON3D通過Kickstarter活動(dòng)獲得資金，除了地面業(yè)務(wù)，該公司一直專注于太空的3D打印部件。2020年9月，該制造商獲得了1150萬美元的資金，用于資助最終使用的熱塑性部件的大規(guī)模生產(chǎn)，包括第一個(gè)成功登陸月球的3D打印物體。
通過與月球物流公司Astrobotic的合作，AON3D幫助該公司的Peregrine Mission One (PM1) 新一代月球車重新返回月球（該任務(wù)的目的，自阿波羅任務(wù)以來，第一個(gè)在月球上軟著陸的美國月球車）。

根據(jù)計(jì)劃，當(dāng)PM1于2022年底，在月球著陸時(shí)，它將攜帶AON3D打印的最終用途部件，例如，用高級(jí)熱塑性材料制成的夾具、支架和推進(jìn)器原型等。