微尺度3D打印設(shè)備在航天航空中的應(yīng)用

　　在長(zhǎng)征五號(hào)B火箭發(fā)射的新一代載人飛船試驗(yàn)船上，搭載了一臺(tái)“微尺度3D打印設(shè)備”，飛行期間該系統(tǒng)自主完成了連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的樣件打印，并驗(yàn)證了微重力環(huán)境下復(fù)合材料3D打印的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

 

　　科研人員將這臺(tái)我國(guó)自主研制的“微尺度3D打印設(shè)備”安裝在試驗(yàn)船返回艙中。飛行期間，該系統(tǒng)自主完成了連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的樣件打印，并驗(yàn)證了微重力環(huán)境下復(fù)合材料3D打印的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。這是我國(guó)3D打印實(shí)驗(yàn)，也是國(guó)際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)。這次太空3D的對(duì)象有兩個(gè)，一個(gè)是蜂窩結(jié)構(gòu)(代表航天器輕量化結(jié)構(gòu))，另外一個(gè)是CASC(中國(guó)航天科技集團(tuán))標(biāo)志。

 

　　連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外航天器結(jié)構(gòu)的主要材料，密度低、強(qiáng)度高，開展復(fù)合材料空間3D打印技術(shù)研究，對(duì)于未來(lái)空間站長(zhǎng)期在軌運(yùn)行、發(fā)展空間超大型結(jié)構(gòu)在軌制造，具有重要意義。

 

　　在太空打印是一件很艱難的事情，為了完成在微重力環(huán)境下進(jìn)行的連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印，需要三個(gè)。

 

　　一：克服失重環(huán)境，不能“飄”

 

　　因?yàn)樘帐鞘е氐沫h(huán)境，宇航員會(huì)在艙內(nèi)“漂浮”，3D打印機(jī)就絕對(duì)不能這樣。而且在失重環(huán)境下，材料的成形和打印的精度控制起來(lái)都比地面要大。

 

　　二：打印的原材料很特殊

 

　　碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外航天器結(jié)構(gòu)的主要材料，重量輕，強(qiáng)度好，同時(shí)耐空間高低溫環(huán)境能力強(qiáng)，而且它的空間打印過程更安全，需要的空間更小，是未來(lái)空間3D打印最有前景的材料之一。

 

　　如果能在太空打印出符合要求的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，那么以后在太空需要什么東西，就能立即打印出來(lái)。

 

　　三：自主控制，智能節(jié)能

 

　　在這次任務(wù)中，3D打印機(jī)是*自主控制的，在解鎖、打印、錄像、跳轉(zhuǎn)、鎖定等整個(gè)過程中各項(xiàng)操作都是程序控制，無(wú)人干預(yù)，而且根據(jù)不同的突發(fā)情況還設(shè)定了不同的應(yīng)急措施和備用路徑。

 

　　我國(guó)完成太空3D打印，是我國(guó)航天事業(yè)的又一個(gè)重要里程碑，也是我國(guó)科技力量不斷壯大的證明。未來(lái)隨著我國(guó)航天技術(shù)的不斷發(fā)展，還會(huì)有更大更*的太空3D打印館誕生，可以在太空里制造組裝上百米級(jí)的大型產(chǎn)品，為空間站長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)、載人登月、火星探測(cè)、小行星探測(cè)、深空航行等長(zhǎng)期在軌任務(wù)提供持續(xù)的物資補(bǔ)充。