首批在太空中3D打印的金屬部件返回地球進(jìn)行測(cè)試

2025年2月28日，南極熊獲悉，首批由歐洲航天局國(guó)際空間站上的金屬定向能量沉積（DED）系統(tǒng)在太空中 3D 打印的金屬部件樣品已運(yùn)抵地球。它們現(xiàn)在將在 ESTEC 的材料和電氣元件實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試。這些部件將與在地球上打印的樣品進(jìn)行比較，以了解微重力如何影響打印過(guò)程。另一個(gè)樣品將交給丹麥技術(shù)大學(xué) (DTU)。

圖片來(lái)源：ESA-R. Moorkens O'Reilly

雖然宇航員此前曾在國(guó)際空間站操作過(guò)塑料 3D 打印機(jī)，但這是首次在軌道上成功進(jìn)行金屬 3D 打印。隨著任務(wù)距離地球越來(lái)越遠(yuǎn)，太空制造對(duì)于自給自足至關(guān)重要，宇航員可以按需制造重要部件、維修設(shè)備和制造工具，而無(wú)需依賴(lài)昂貴的補(bǔ)給任務(wù)。

國(guó)際空間站上的金屬 3D 打印機(jī)基于 DED 技術(shù)，以金屬絲為原料，由空中客車(chē)防務(wù)與航天公司牽頭的工業(yè)團(tuán)隊(duì)根據(jù)與歐洲航天局 (ESA) 簽訂的合同開(kāi)發(fā)，由空中客車(chē)防務(wù)與航天公司共同資助。它利用了法國(guó)金屬 3D 打印機(jī)制造商 AddUp 通過(guò)與 BeAM 合并獲得的技術(shù)。

為 ESA 提供的 AddUp 金屬 3D 打印機(jī)（圖片來(lái)源：ESA）

金屬3D 打印項(xiàng)目始于 2016 年，當(dāng)時(shí)歐洲航天局將合同授予了空中客車(chē)防務(wù)與航天公司。項(xiàng)目的一個(gè)主要目標(biāo)是開(kāi)發(fā)第一臺(tái)在微重力條件下安全運(yùn)行的金屬 3D 打印機(jī)，并搭載在國(guó)際空間站上。AddUp 是金屬 3D 打印領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，10 多年來(lái)一直為空中客車(chē)集團(tuán)提供支持，不僅提供飛行部件，還參與各種創(chuàng)新項(xiàng)目。

這臺(tái)金屬 3D 打印機(jī)于于 2024 年 1 月 30 日由 NASA NG-20 任務(wù)成功發(fā)射至國(guó)際空間站，被安裝在國(guó)際空間站哥倫布?xì)W洲科學(xué)艙上，與歐洲團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的其他實(shí)驗(yàn)一起進(jìn)行。金屬 3D 打印機(jī)旨在評(píng)估增材技術(shù)的能力和性能，并在持續(xù)微重力條件下進(jìn)行 3D 金屬沉積。

太空艙內(nèi)的金屬 3D 打印機(jī)打印了四個(gè)樣本，為了參考和比較，這些樣本也將在地面上打印。這些樣本返回地球后將展開(kāi)分析并與地面上生產(chǎn)的樣本進(jìn)行比較。這些實(shí)驗(yàn)旨在使外星金屬 3D 打印成為可能，例如用于制造備件。太空中的金屬 3D 打印將減少來(lái)自地球的物流需求，從準(zhǔn)備、起飛到交付可能需要長(zhǎng)達(dá) 12 個(gè)月的時(shí)間。

無(wú)需從地球運(yùn)輸，直接在太空制造零部件的能力標(biāo)志著推動(dòng)下一代太空探索進(jìn)入新階段。這將節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元，并使人類(lèi)太空飛行能夠通過(guò)自主操作實(shí)現(xiàn)。