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我國科研人員近日利用拋物線飛機成功進行了首次微重力環(huán)境下的3D打印試驗。這為未來把3D打印機搬上太空、為空間站提供后勤補給等提供了重要的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。
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)試驗隊提供了拋物線飛行試驗機會。拋物線飛機可以模擬太空失重，創(chuàng)造每次約22秒的微重力環(huán)境。試驗隊在法國波爾多進行了93次拋物線飛行試驗，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)射運載火箭和貨運飛船向空間站進行補給，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)實驗。”王功說，“未來甚至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，需要對材料、設(shè)備及控制方式進行針對太空特殊環(huán)境的適應(yīng)性改造，同時需要開展大量的試驗摸索。”他說。
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)視為支持深空探測任務(wù)的戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù)，為此部署了多項技術(shù)的研究，其中Made in Space公司研制的FDM塑料3D打印機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，此次試驗共對五種材料和兩種制造工藝進行了微重力環(huán)境下的驗證與探索，其中包含了NASA從未嘗試過的纖維增強復(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)。
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。
“本次試驗的主要設(shè)備由中科院空間應(yīng)用中心與重慶智能院共同研制。下一步我們將尋求與國內(nèi)更多優(yōu)勢技術(shù)單位開展聯(lián)合研究，著力提高太空增材制造產(chǎn)品的強度、精度和速度，爭取在近期取得更大的突破。”王功說。
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