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中国太空3D打印技术取得新突破,太空补给周期从半年缩短到1天
来源:3D打印产业化网网址:http://www.china3ttf.com/hygz/show.php?itemid=1493

中国太空3D打印技术取得新突破,太空补给周期从半年缩短到1天!

     3D打印产业化网讯:经过两年努力,中科院重庆绿色智能技术研究院和空间应用工程技术中心联合研发的国内首台太空3D打印机已经在法国波尔多完成微重飞行试验,最大可打印零件尺寸是NASA首台太空打印机的2倍以上,可使用2种材料,3类工艺参数,4种模型的太空打印。这项技术成熟后将使我国空间站补给周期从半年缩小到1到2天,走在了世界前列。

中国太空3D打印技术取得新突破,太空补给周期从半年缩短到1天!

近年来,3D打印技术引起了各国高度重视,其成型速度快、生产周期短、数字化程度高等优势亦引起了军方注意。美国政府于2012年8月成立国家增材制造创新联盟支持3D打印技术研发,美陆军2013年7月即将能打印军用小部件的移动远征实验室投入战场,著名的F-35战机上已经运用了大量3D打印零部件,我国也不甘落后。

从公开的新闻报道里可知,我国歼-20和运-20上的某些关键部件车床制造技术困难、成本高,均由3D打印技术克服。从这些发展趋势看,如果将这种设备移植到太空,可以大大降低航天器研发成本、缩短研制周期、创新系统结构。美国科学家认为,由于太空环境复杂,太空3D打印的应用价值和发展思路仍然不明确,一些认为该技术即将在航天领域发挥重要作用的结论是比较武断的,资金投入和发展都需要以谨慎的态度实施,而我国科学家却不信这个邪,认为必须攻关才能抢占未来技术制高点,因而在资金投入和技术发展进度方面反而反超了美国。

中国太空3D打印技术取得新突破,太空补给周期从半年缩短到1天!

太空3D打印技术可运用的领域主要有五个:一是为载人航天器在轨制造替换零件,拓展航天器的寿命寿命,节约重复发射的成本;二是材料的太空再循环利用,一台3D打印机可直接利用老化和废旧材料进行再回炉再制造,不必耗费新材料,甚至直接捕获太空垃圾制造零件,节约金钱的同时还很环保;三是在轨制造在地面难以发射的部件,特别是物理尺寸较大的部件,如超大型光学镜头等;四是技术足够成熟后制造整个航天器,虽然比较科幻,但理论上实现起来并非不可能;五是利用其它行星建造基地,这点更为科幻,但只要获取足够打印原材料,给打印机配备一个太阳能电池板或者核动力装置作为动力源就可以持续打印建造基地。

NASA认为,现有的宇航系统在设计时首要考虑的因素是在地面配装、制造、测试和运输时的负载,发射体积严格受限于火箭体积,太空无重力环境下,这些因素都可以被排除,火箭只需要将大量3D打印材料直接送往太空,想造什么结构、想造多大材料都可以直接就地实现,这是航天技术的一种划时代的突破。

尽管如此,NASA也认为太空3D打印技术目前还面临很多挑战尚不成熟,主要的困难是:

1、太空环境复杂。太空处于微重力和零重力环境、无空气流动、昼夜温差大,对材料的加工精度,工艺和设备固定产生未知影响,相关的控制理论研究尚未完成。

2、质量管控难度大。加工流程和产品性能的监控都需要在太空环境下完成,与之配套的监控设备、内容、标准、方式还有待完善。

中国太空3D打印技术取得新突破,太空补给周期从半年缩短到1天!

3、保障设施不完善。保障设施需要提供缓解外界压力的稳定平台,传输视频、遥控指令、状态监测等数据,必须针对不同的加工工艺提供不同功率,具备较高的自动化水平,这些都需要系统性研究。

4、人参与环节不可避免。3D设备的搬运、检查和调试、产品校验、软件加载等都需要人的参与,目前还不能做到完全无人化操作。

中国太空3D打印技术取得新突破,太空补给周期从半年缩短到1天!

    虽然存在诸多困难,但显然克服困难后获得的收益是巨大的,美国采取了相对保守的研发路线,NASA着眼于以国际空间站为平台实现太空打印技术。2014年,其发射到国际空间站的3D打印机实现了首次空间站内太空3D打印。2016年,NASA又向国际发射了一台3D太空打印机升级版,实现了舱外打印。我国中科院研发的这台3D太空打印机最大可打印零件尺寸更大,相比NASA这两款太空3D打印机技术实现难度更高,说独步全球也不为过。

    不过我们也要清醒的认识到太空3D打印面临的诸多困难。在我国目前尚无空间站、无太空3D打印实际经验的情况下,需要先与国际社会合作,利用国际空间站平台实现国产太空3D打印机技术验证和相关配套技术开发,才能为完全突破太空3D打印技术奠定坚实的基础。


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