Stratasys 將把3D打印材料帶上月球，測(cè)試恢復(fù)能力和性能

2024年3月，南極熊獲悉，Stratasys正執(zhí)行一項(xiàng)獨(dú)特的任務(wù)——將3D打印帶到月球。作為太空探索的重要一步，Stratasys將向月球表面發(fā)送 3D 打印材料樣品。這些樣本搭載在無人著陸器上，位于同樣由 Stratasys 3D 打印的載體結(jié)構(gòu)內(nèi)。此任務(wù)由 Northrop Grumman公司牽頭，將重點(diǎn)進(jìn)行三種不同材料的兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著太空增材制造 (AM) 進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)刻。



Stratasys的此項(xiàng)月球項(xiàng)目于 2024 年 3 月 12 日宣布，旨在徹底改變?nèi)祟愄剿魈�空的方法，有望將輻射暴露減少 50%。Stratasys將為第一個(gè)空間科學(xué)與技術(shù)評(píng)估設(shè)施任務(wù) (SSTEF-1) 提供 3D 打印材料，SSTEF-1是一項(xiàng)商業(yè)空間測(cè)試服務(wù)，由位于德克薩斯州休斯頓的航空航天公司Aegis Aerospace開發(fā)。


△Stratasys FDM Antero 840CN03 輻射實(shí)驗(yàn)外殼包含輻射屏蔽測(cè)試樣本

據(jù) Stratasys 稱，其材料將通過無人駕駛著陸器前往月球表面，著陸器也采用 Stratasys 3D 打印的載體結(jié)構(gòu)，由Ultem 9085熱塑性塑料制成，這種材料也常用于商用飛機(jī)內(nèi)飾。然后，Northrop Grumman公司贊助的兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)將評(píng)估它們?cè)谠虑驉毫訔l件下的恢復(fù)能力和性能。一共有三種材料，這些材料都具有獨(dú)特的性能，能夠保護(hù)宇航員和設(shè)備免受太空環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。

●第一個(gè)實(shí)驗(yàn)將測(cè)試由 Stratasys 專有的富含鎢的Antero 800NA FDM 燈絲制成的樣品部件，這種高性能熱塑性塑料以其強(qiáng)度、耐化學(xué)性和低釋氣特性而聞名，可以屏蔽太空中的有害輻射。在混合物中添加鎢可以顯著減少伽馬射線和 X 射線的暴露，為太空旅行者提供一個(gè)更安全的環(huán)境。

●第二個(gè)實(shí)驗(yàn)旨在觀察 3D 打印材料在太空極端條件下的表現(xiàn)。它將評(píng)估具有電子靜電放電 (ESD) 特性的 Antero 840CN03 FDM 燈絲，以及 Stratasys 合作伙伴 Henkel 的新型 ESD 光聚合物。這些材料專為高溫環(huán)境而設(shè)計(jì)，將面臨月球塵埃、低壓以及月球大氣層（或缺乏大氣層）所特有的劇烈溫度波動(dòng)的挑戰(zhàn)。

首席工業(yè)業(yè)務(wù)官Rich Garrity說道：“增材制造是太空任務(wù)的一項(xiàng)重要技術(shù)，這組實(shí)驗(yàn)將幫助我們了解如何充分利用3D打印來確保我們前往月球及其他地方時(shí)的人員和設(shè)備安全。”

SSTEF-1 任務(wù)計(jì)劃于 2025 年發(fā)射到月球，將在月球表面進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。除了 Stratasys 外，該項(xiàng)目的合作者還包括還有六家美國科技公司和一家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。SSTEF-1將采用尖端技術(shù)，如 3D 打印天線、電子系統(tǒng)、各種傳感器和先進(jìn)的太陽能電池技術(shù)。2024 年 2 月，宙斯盾航空航天( Aegis Aerospace)公司確認(rèn) SSTEF-1 任務(wù)按原定發(fā)射日期進(jìn)行，并且 SSTEF-1 相關(guān)載荷已組裝完畢并準(zhǔn)備進(jìn)行環(huán)境測(cè)試。


△Aegis Aerospace 的 SSTEF-1 鑒定裝置已組裝完畢并準(zhǔn)備進(jìn)行環(huán)境測(cè)試

在 Stratasys 任務(wù)宣布之前，在月球 3D 打印領(lǐng)域的開創(chuàng)性努力的基礎(chǔ)上，許多研究者已經(jīng)嘗試?yán)��?D打印材料進(jìn)行月球探索和建造。然而，這些項(xiàng)目主要側(cè)重于研究和可行性研究，而不是向月球表面提供 3D 打印材料：

●NASA 一直在與各個(gè)合作伙伴合作，積極探索 3D 打印利用月球風(fēng)化層直接在月球上建造月球基地和其他結(jié)構(gòu)的潛力。

●歐洲航天局(ESA) 也與Foster + Partners等建筑師合作，參與了調(diào)查利用月球土壤 3D 打印可行性的項(xiàng)目。

●俄羅斯聯(lián)邦航天局 已確認(rèn)計(jì)劃利用月球現(xiàn)場(chǎng)材料，實(shí)現(xiàn)原位3D打印，建造結(jié)構(gòu)來支持長期任務(wù)，目標(biāo)是在 2027 年實(shí)現(xiàn)登月。

●2020年，中國的嫦娥五號(hào)首次將月球樣本帶回地球，這是自1976年蘇聯(lián)最后一次探月任務(wù)以來，地球首次獲取的新一批月球巖石​。

總結(jié)
Stratasys、Aegis Aerospace 和Northrop Grumman公司之間的此次合作可能是首批直接在月球表面測(cè)試3D打印材料性能的項(xiàng)目之一。最終，它將貢獻(xiàn)有價(jià)值的數(shù)據(jù)，以便人類有一天能夠在月球上進(jìn)行更深一步的探索。