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重磅:我国首次完成太空3D打印

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【摘要】:
长征五号B运载火箭于5月5日发生成功,此次在新一代载人飞船试验船上搭载了一台“3D打印机”,这是我国首次太空3D打印实验,也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。
        央视网消息:长征五号B运载火箭于5月5日发生成功,此次在新一代载人飞船试验船上搭载了一台“3D打印机”,这是我国首次太空3D打印实验,也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。
 
        此次在试验船上搭载的是一台我国自主研制的“复合材料空间3D打印系统”,科研人员将这台“3D打印机”安装在了试验船返回舱之中,飞行期间该系统自主完成了连续纤维增强复合材料的样件打印,并验证了微重力环境下复合材料3D打印的科学实验目标。
 
 
 
        据了解,连续纤维增强复合材料是当前国内外航天器结构的主要材料,密度低、强度高,开展复合材料空间3D打印技术研究,对于未来空间站长期在轨运行、发展空间超大型结构在轨制造具有重要意义。
 
        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。
 
        太空3D打印技术面临的主要困难
 
        尽管如此,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:
 
        一、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。
 
        二、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。
 
        三、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。
 
        四、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。
 
        此次试验成功,预示着我国太空3D打印走向了一个新的发展阶段。