從中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心獲悉,我國科研人員近日利用拋物線飛機(jī)成功進(jìn)行了首次微重力環(huán)境下的3D打印試驗(yàn)。這為未來把3D打印機(jī)搬上太空、為空間站提供后勤補(bǔ)給等提供了重要的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

未來或許可以在其他星球打印板材造房子

據(jù)介紹,根據(jù)中科院空間應(yīng)用中心與德國宇航局的雙邊合作協(xié)議,德國宇航局向中科院太空增材制造技術(shù)試驗(yàn)隊(duì)提供了拋物線飛行試驗(yàn)機(jī)會(huì)。拋物線飛機(jī)可模擬太空失重,創(chuàng)造每次約22秒的微重力環(huán)境。試驗(yàn)隊(duì)在法國波爾多進(jìn)行了93次拋物線飛行試驗(yàn),用自主研發(fā)的設(shè)備和工藝成功打印了目標(biāo)樣品。

試驗(yàn)的技術(shù)負(fù)責(zé)人、中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員王功表示,后勤補(bǔ)給資源是長期太空探索任務(wù)成功的重要保證,目前主要是通過發(fā)射運(yùn)載火箭和貨運(yùn)飛船向空間站進(jìn)行補(bǔ)給,不僅周期長,而且成本昂貴。如果需要的零部件在太空里就能直接制造,將是人類太空探索技術(shù)的一次革命性進(jìn)展。

“如果通過3D打印技術(shù),在太空中把需要配備的零件打印出來,不僅可以及時(shí)滿足空間維修等需要,還可以制造新的有效載荷,開展更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。”王功說,“未來或許可以在其他星球打印板材和石磚等建材來建造房子。”

“3D打印憑借其高效、靈活的特點(diǎn)有望成為太空制造技術(shù)的重要工藝之一。但由于太空環(huán)境的特殊性,目前地面3D打印技術(shù)難以直接應(yīng)用,需要對(duì)材料、設(shè)備及控制方式進(jìn)行針對(duì)太空特殊環(huán)境的適應(yīng)性改造,同時(shí)需要開展大量的試驗(yàn)摸索。”他說。

我國起步晚于美國,但理念和技術(shù)不落后

據(jù)介紹,歐美國家也在研究太空3D技術(shù)。NASA將在軌增材制造技術(shù)視為支持深空探測(cè)任務(wù)的戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù),為此部署了多項(xiàng)技術(shù)的研究,其中Made　in　Space公司研制的FDM塑料3D打印機(jī)目前正在國際空間站試用。

王功表示,雖然我國太空增材制造技術(shù)研究的起步晚于美國,但研究更為積極活躍,在理念和技術(shù)上并不落后,此次試驗(yàn)共對(duì)五種材料和兩種制造工藝進(jìn)行了微重力環(huán)境下的驗(yàn)證與探索,其中包含了NASA從未嘗試過的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,獲取了不同材料與工藝在微重力環(huán)境下的特性數(shù)據(jù)。

中科院空間應(yīng)用中心副研究員程天錦介紹,目前他們正在同步研究3D打印材料的循環(huán)利用技術(shù),未來可以將空間站內(nèi)的部分廢棄物,如航天員的飲水袋等,制備成太空3D打印的原材料。

據(jù)介紹,本次試驗(yàn)的主要設(shè)備——我國首臺(tái)空間3D打印機(jī)由中科院空間應(yīng)用中心與重慶智能院共同研制(見本報(bào)4月20日5版報(bào)道)。

“下一步我們將尋求與國內(nèi)更多優(yōu)勢(shì)技術(shù)單位開展聯(lián)合研究,著力提高太空增材制造產(chǎn)品的強(qiáng)度、精度和速度,爭取在近期取得更大的突破。”王功說。