采用3D打印技術(shù)，F(xiàn)LEXHab宇航員太空訓(xùn)練基地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化

2024年11月6日，南極熊獲悉，丹麥創(chuàng)新企業(yè)WOHN與捷克的3D打印機(jī)制造商Prusa Research以及瑞典木質(zhì)復(fù)合材料生產(chǎn)商Woodcomposite Sweden合作，共同開發(fā)了FLEXHab太空訓(xùn)練基地，旨在為歐洲航天局（ESA）未來的Artemis任務(wù)訓(xùn)練宇航員。這一項(xiàng)目展示了3D打印技術(shù)在太空探索領(lǐng)域的先進(jìn)應(yīng)用。

△FLEXHab宇航員太空訓(xùn)練基地外觀效果圖

訓(xùn)練基地的設(shè)計(jì)融入了現(xiàn)代可持續(xù)設(shè)計(jì)理念，通過集成多種3D打印元素，提高了內(nèi)部的舒適度和功能性。項(xiàng)目中，關(guān)鍵部件如櫥柜正面、天花板面板和其他結(jié)構(gòu)特征均采用3D打印技術(shù)制造，材料為Woodcomposite提供的含有40%木纖維的聚丙烯（PP）復(fù)合聚合物。WOHN公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)這些3D打印元素，使用的升級(jí)再造材料不僅展現(xiàn)了對(duì)環(huán)境保護(hù)的承諾，也體現(xiàn)了對(duì)創(chuàng)新材料使用的追求。

△內(nèi)部設(shè)計(jì)圖

模塊化和可持續(xù)的3D打印

FLEXHab是基于經(jīng)過改裝的40英尺高立方體集裝箱構(gòu)建的，形成了一個(gè)模塊化的結(jié)構(gòu)，既靈活又便于直接運(yùn)輸。外部使用3D打印技術(shù)制作的玻璃纖維增強(qiáng)聚合物面板包裹，設(shè)計(jì)靈感來源于月球棲息地的輪廓。這種耐用的外立面經(jīng)過涂層處理以增強(qiáng)耐候性，確保堅(jiān)固、輕便且耐用。

3D打印技術(shù)在制造天花板面板方面的獨(dú)特之處在于能夠容納嵌入式的晝夜節(jié)律照明系統(tǒng)。這一系統(tǒng)被巧妙地整合進(jìn)天花板結(jié)構(gòu)中，能夠模擬自然的光周期變化，有助于調(diào)節(jié)宇航員的睡眠和晝夜節(jié)律，從而促進(jìn)宇航員的健康。精心設(shè)計(jì)的打印聚合物組件無縫集成了這些照明功能，不僅保證了環(huán)境的美觀性，還確保了實(shí)用性和提供了一個(gè)宜居的環(huán)境。

3D打印的艙壁和內(nèi)部隔板優(yōu)化了空間布局，在緊湊的居住艙尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)了平衡布局。FLEXHab使用3D打印材料制造關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件，因此在必要時(shí)可以快速維修或更換，無縫適應(yīng)不斷變化的太空任務(wù)需求。

在內(nèi)部，3D打印元素的集成創(chuàng)造出多功能空間，以滿足長(zhǎng)期任務(wù)的各種需求。廚房區(qū)設(shè)計(jì)為主要的娛樂和用餐空間，配備Alcantara純素麂皮座椅和可折疊的餐桌，這些餐桌可以整齊地收起，將該區(qū)域轉(zhuǎn)換為配備存放設(shè)施的健身空間。

△內(nèi)部設(shè)計(jì)采用多種3D打印模塊化結(jié)構(gòu)件

先進(jìn)且適應(yīng)性強(qiáng)的訓(xùn)練基地

FLEXHab的實(shí)驗(yàn)室區(qū)域配備了可調(diào)節(jié)高度的桌子，并預(yù)留了專門空間用于未來國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有效載荷架（ISPR）模塊，從而為適應(yīng)不斷變化的研究需求提供了靈活性。桌子和存儲(chǔ)解決方案的關(guān)鍵組件采用3D打印技術(shù)制造，不僅減輕了重量，還增強(qiáng)了空間的適應(yīng)性。

FLEXHab的氣閘艙具有雙重用途：它為棲息地提供了一個(gè)安全、密封的出入口，同時(shí)也是一個(gè)衛(wèi)生區(qū)。氣閘艙設(shè)計(jì)為一個(gè)“濕室”，包括可清洗的表面和宇航服端口，可高效管理艙外活動(dòng)宇航服，利用3D打印組件，在高使用率區(qū)域?qū)崿F(xiàn)耐用性和易于維護(hù)。

△3D打印組件在特定環(huán)境下易于維修

FLEXHab系統(tǒng)的核心是ODIN，一種先進(jìn)的操作系統(tǒng)，它連接所有設(shè)備并管理與上游任務(wù)控制中心的通信。ODIN為機(jī)組人員提供了可定制的數(shù)據(jù)儀表板、環(huán)境監(jiān)控以及對(duì)棲息地狀況的實(shí)時(shí)顯示。通過3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的個(gè)性化控制面板和交互點(diǎn)，訓(xùn)練基地為宇航員提供了一個(gè)直觀且可定制的用戶體驗(yàn)，從而優(yōu)化了他們的生活和工作環(huán)境。

3D打印航天棲息地內(nèi)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化，不僅提升了機(jī)組人員的居住體驗(yàn)，還確保了任務(wù)執(zhí)行過程中的高效性和可靠性。這一突破性的設(shè)計(jì)和制造方法，為未來的太空棲息地建設(shè)樹立了新的標(biāo)桿。