3D打印零部件優(yōu)勢獨特 或?qū)⒁�領(lǐng)太空制造新潮流

眾所周知，天地間“快遞運輸”成本高昂，在太空中直接利用3D打印生產(chǎn)零部件具有省時省力等獨特優(yōu)勢。未來，太空3D打印將成為載人空間飛行和宇宙考察的標配裝備，勢必引領(lǐng)未來太空制造新潮流。

在人類探索太空的過程中，設備和材料的地面補給是順利完成太空任務的制約因素。從2010年開始，美國國家航空航天局就與太空制造公司開始了3D打印技術(shù)的探索工作，先后進行了微重力環(huán)境下的數(shù)百次試驗。2016年3月，美國國家航空航天局將升級版的3D打印機運送到國際空間站，在太空環(huán)境中實現(xiàn)了更大體積和更高分辨率的打印作業(yè)。不甘落后的俄羅斯3D打印機研發(fā)團隊也已經(jīng)向國際空間站提交了試驗申請，在進行多輪地面測試后，將篩選出一臺3D打印機“黑馬”送入國際空間站的俄羅斯太空艙。此外，英國伯明翰大學研制出一臺能在零重力下運行的金屬3D打印機，采用了獨特的熔融沉積方式，功率只有1.3千瓦。

在太空3D打印領(lǐng)域，由我國中科院研制的國內(nèi)首臺太空3D打印機，已經(jīng)完成了拋物線失重飛行試驗，可在微重力環(huán)境下順利完成3D打印任務。值得一提的是，我國的3D打印機單次可打印的最大零部件尺寸達到200mmx130mm，是美國國家航空航天局首臺在軌3D打印機打印尺寸的2倍以上，將在我國空間站建設和后期運營維護過程中發(fā)揮重要作用。

空間航天器的大小主要受限于運載器的大小，利用太空3D打印就可搭建太空零件制造廠，實現(xiàn)太空設備的太空制造。目前，科學家已經(jīng)開始設計太空制造系統(tǒng)，將在太空中直接打印出天線、電池板等零部件和工作生活的必需品。太空3D打印將對人類太空探索事業(yè)的供給和支持方式帶來巨大變革，也為空間飛行提供更加寬廣的平臺。

目前，3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域已體現(xiàn)出極強的應用價值和發(fā)展?jié)摿�，不僅縮短了航天產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，降低了成本，更進一步提高了產(chǎn)品性能。作為一種全新的生產(chǎn)方式，太空3D打印制造的產(chǎn)品可以勝任一些傳統(tǒng)制造工藝難以完成的工作。未來，太空3D打印技術(shù)除可用于在軌制造航天零部件外，還將與機器人系統(tǒng)有機組合。美國國防部高級研究計劃局開展的“鳳凰”項目，旨在通過拆解老舊衛(wèi)星的零部件來清理各種空間垃圾，并用老舊衛(wèi)星的零部件重新組裝成一個全新的空間設備，太空3D打印為此提供了一個重要的技術(shù)方案。

擁有這么多技能的太空3D打印不僅令人癡迷，而且打印過程并不復雜。航天員可以通過天地通信接收地面上傳零部件的數(shù)字化三維模型，將模型輸入3D打印機機芯內(nèi)部的后期處理軟件后，3D打印機可自動生成具體控制數(shù)據(jù)和打印操作代碼，航天員只要按一下“打印”就可完成操作。因此，只要天地之間不斷網(wǎng)，任何工具都可以由地面設計好，然后交由太空3D打印機完成源源不斷的太空制造。

太空3D打印技術(shù)不僅省時省力省經(jīng)費，更可大幅度降低太空飛行對地面的依賴程度。相比于半年一次的太空補給，3D打印只需數(shù)小時就可以生產(chǎn)出需要更換的零部件。未來有了太空3D打印機，就可以在失重環(huán)境下自制所需的各類實驗和維修工具以及零部件，將大幅度提升空間站實驗的靈活性和維修的及時性，同時有效減少空間站各類零件備件的種類和數(shù)量，降低空間站對地面系統(tǒng)的依賴，從而為人類開展星球探索提供新的動力和希望。

來源：中國智能制造網(wǎng)