重磅:我國首次完成太空3D打印
央視網(wǎng)消息:長征五號B運載火箭于5月5日發(fā)生成功,此次在新一代載人飛船試驗船上搭載了一臺“3D打印機”,這是我國首次太空3D打印實驗,也是國際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強復合材料的3D打印實驗。
此次在試驗船上搭載的是一臺我國自主研制的“復合材料空間3D打印系統(tǒng)”,科研人員將這臺“3D打印機”安裝在了試驗船返回艙之中,飛行期間該系統(tǒng)自主完成了連續(xù)纖維增強復合材料的樣件打印,并驗證了微重力環(huán)境下復合材料3D打印的科學實驗?zāi)繕恕?/span>
據(jù)了解,連續(xù)纖維增強復合材料是當前國內(nèi)外航天器結(jié)構(gòu)的主要材料,密度低、強度高,開展復合材料空間3D打印技術(shù)研究,對于未來空間站長期在軌運行、發(fā)展空間超大型結(jié)構(gòu)在軌制造具有重要意義。
太空3D打印技術(shù)可運用的領(lǐng)域主要有五個
一是為載人航天器在軌制造替換零件,拓展航天器的壽命壽命,節(jié)約重復發(fā)射的成本;
二是材料的太空再循環(huán)利用,一臺3D打印機可直接利用老化和廢舊材料進行再回爐再制造,不必耗費新材料,甚至直接捕獲太空垃圾制造零件,節(jié)約金錢的同時還很環(huán)保;
三是在軌制造在地面難以發(fā)射的部件,特別是物理尺寸較大的部件,如超大型光學鏡頭等;
四是技術(shù)足夠成熟后制造整個航天器,雖然比較科幻,但理論上實現(xiàn)起來并非不可能;
五是利用其它行星建造基地,這點更為科幻,但只要獲取足夠打印原材料,給打印機配備一個太陽能電池板或者核動力裝置作為動力源就可以持續(xù)打印建造基地。
太空3D打印技術(shù)面臨的主要困難
盡管如此,太空3D打印技術(shù)目前還面臨很多挑戰(zhàn)尚不成熟,主要的困難是:
一、太空環(huán)境復雜。太空處于微重力和零重力環(huán)境、無空氣流動、晝夜溫差大,對材料的加工精度,工藝和設(shè)備固定產(chǎn)生未知影響,相關(guān)的控制理論研究尚未完成。
二、質(zhì)量管控難度大。加工流程和產(chǎn)品性能的監(jiān)控都需要在太空環(huán)境下完成,與之配套的監(jiān)控設(shè)備、內(nèi)容、標準、方式還有待完善。
三、保障設(shè)施不完善。保障設(shè)施需要提供緩解外界壓力的穩(wěn)定平臺,傳輸視頻、遙控指令、狀態(tài)監(jiān)測等數(shù)據(jù),必須針對不同的加工工藝提供不同功率,具備較高的自動化水平,這些都需要系統(tǒng)性研究。
四、人參與環(huán)節(jié)不可避免。3D設(shè)備的搬運、檢查和調(diào)試、產(chǎn)品校驗、軟件加載等都需要人的參與,目前還不能做到完全無人化操作。
此次試驗成功,預示著我國太空3D打印走向了一個新的發(fā)展階段。