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触摸未来:把3D打印搬上太空

来源:科普社 2016-04-28     

  前言19日,中科院重庆绿色智能技术研究院3D打印技术研究中心对外宣布,该院和中科院空间应用中心经过两年多的努力,国内首台空间在轨3D打印机研制成功,并于日前在法国波尔多完成了抛物线失重飞行试验。1太空成为3D打印技术的新用武之地

  现代生活中,人们习惯简易出行,如今,太空旅行也能“轻装上阵”。

  这台由中科院重庆研究院与中科院空间应用中心共同研制成功的我国首台空间3D打印机,成为我国太空飞行之路上的又一突破。

  空间在轨3D打印机在法国波尔多进行抛物线失重飞行试验。(4月19日翻拍自视频资料)新华社记者 刘潺 摄

  试想,在太空飞行中,只需携带一台3D打印机,就如同携带一个大型工厂,随时随地制造需要的物品,将终于可能成为现实。

  详解:空间在轨3D打印机的本领1尺寸创造世界之最

  这台3D打印机可打印最大零部件尺寸达200×130mm,该尺寸是NASA(美国国家航空航天局)首台空间在轨打印机打印尺寸的2倍以上,并超过了今年3月NASA运至国际空间站的升级版3D打印机的打印尺寸。

  这台3D打印机还能打印塑料扳手、螺丝等零件,打印一个约8厘米长的扳手花时2小时左右,打印速度约为10~30mm/秒。

  3D打印机在实验室内进行塑料扳手的打印演示。新华社记者 刘潺 摄

  如果空间站在某些细小的零部件出现了问题,就可以用3D打印机迅速打印出一个零部件作为临时替代品,这样既节省了空间运输成本,又节省时间和空间。

  ——中科院重庆研究院智能制造技术研究所副所长、3D打印技术研究中心主任 段宣明

  可在失重环境下完成打印

  与普通的3D打印机最大的区别是,这台机器可在超重、失重以及正常重力状况下正常工作,而普通机器只能在正常重力情况下工作。

  ——中科院重庆研究院智能制造技术研究所副所长、3D打印技术研究中心主任段宣明

  一名科研人员将在轨3D打印机搬至倾斜状态,3D打印的作业仍能正常进行。新华社记者 刘潺 摄

  在微重力环境下实现正常打印,是空间3D打印机能在空间站工作的重要因素。为此,研发人员进行了为期两年的研发。

  近日在法国波尔多完成了抛物线失重飞行试验,并通过93次失重测试,验证了微重力环境下3D打印装备的关键技术与工艺,实现了塑料和复合材料两种材料,以及失重、超重和正常重力3类工艺参数的4种模型的微重力打印,获得了微重力环境对3D打印工艺参数影响的实验数据,为我国2020年完成空间站建造及后期运营奠定了基础。

  太空探索技术的革命性进展

  在没有空间在轨3D打印制造技术前,空间站需要准备和储存备用零部件用于维修和更换,如果缺乏备用件,只能通过货运飞船运抵空间站,时间长,花费高。

  如今,通过3D打印机将可以帮助宇航员在失重环境下自制所需的零件,大幅提高空间站实验的灵活性,减少空间站备品备件的种类与数量和运营成本,降低空间站对地面补给的依赖性。