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首次在太空中實(shí)現(xiàn)3D打印金屬部件

月球3d打印打印機(jī)nasa

首次在太空中實(shí)現(xiàn)3D打印金屬部件

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增材制造 ， 也稱為3D打印 ， 對我們的經(jīng)營方式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響 。 幾乎沒有任何行業(yè)不受這項(xiàng)技術(shù)采用的影響 ， 包括航天 。 像SpaceX、Rocket Lab、Aerojet Rocketdyne和Relativity Space這樣的公司都轉(zhuǎn)向了3D打印來制造發(fā)動機(jī)、部件和整個火箭 。 美國國家航空航天局還為火箭發(fā)動機(jī)和鋁制火箭噴嘴3D打印了一個鋁制推力室 ， 而歐洲航天局為未來的月球棲息地制作了一個3D打印的鋼地板原型 。

同樣 ， 歐洲航天局和NASA也在太空中試驗(yàn)3D打印 ， 即所謂的太空制造（ISM） 。 最近 ， 歐空局取得了一個重要的里程碑 ， 他們在國際空間站（ISS）上的金屬3D打印機(jī)生產(chǎn)出了第一個在太空中制造的金屬部件 。 這項(xiàng)技術(shù)將徹底改變低地球軌道（LEO）的操作 ， 確保更換部件可以就地制造 ， 而不是依賴于再補(bǔ)給任務(wù) 。 這一過程將降低運(yùn)營成本 ， 并使月球、火星和其他地方的長期任務(wù)成為可能！
金屬3D打印機(jī)是由空中客車防務(wù)與空間公司（SAS）領(lǐng)導(dǎo)的工業(yè)團(tuán)隊(duì)與歐洲航天局人類和機(jī)器人探索理事會合作建造的技術(shù)演示品 。 它于1月下旬發(fā)射到國際空間站 ， 由歐洲宇航員安德烈亞斯·莫根森安裝在歐洲航天局哥倫布實(shí)驗(yàn)艙的歐洲抽屜架上 。 打印機(jī)于次年6月投入使用 ， 并于8月生產(chǎn)出第一個3D金屬形狀 。 隨著第一個金屬部件的建成 ， 歐空局計(jì)劃再制造三個作為實(shí)驗(yàn)的一部分 。
【首次在太空中實(shí)現(xiàn)3D打印金屬部件】這四個樣品將被送回地球進(jìn)行質(zhì)量分析和測試 。 其中兩個將被送往歐洲航天局位于荷蘭的歐洲空間研究和技術(shù)中心（ESTEC） ， 第三個將被送往丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU） ， 第四個將被送往歐洲航天局位于科隆的歐洲宇航員中心（EAC） ， 在那里它將被整合到月球設(shè)施中 —— 一個為宇航員訓(xùn)練而設(shè)計(jì)的月球模擬環(huán)境 。 ISM的可用性將大大減少宇宙飛船前往月球、火星和其他深空地點(diǎn)時的補(bǔ)給挑戰(zhàn) 。
對于月球表面的長期任務(wù)來說 ， 打印機(jī)器零件并直接從近地軌道運(yùn)輸?shù)哪芰p少維持在月球表面運(yùn)行所需的發(fā)射次數(shù) 。 至于火星 ， 根據(jù)需求制造替換零件、修理設(shè)備和建造特定工具的能力將確保任務(wù)人員的一定程度的自主權(quán) ， 并減少他們對從地球發(fā)送的補(bǔ)給任務(wù)的依賴 。 考慮到前往火星的發(fā)射窗口有限（每26個月一次）和單程穿越所需的時間（6到9個月） ， 這一點(diǎn)尤為重要 。
在馬歇爾太空飛行中心（MSFC）的商業(yè)合作伙伴的幫助下 ， 美國宇航局還在國際空間站上開展了一個ISM項(xiàng)目 ， 并得到了美國宇航局艾姆斯研究中心物理建模小組的額外支持 。 這些努力始于2014年 ， 當(dāng)時NASA向國際空間站發(fā)射了第一臺3D打印機(jī)（由Made in Space Inc.制造） 。 該技術(shù)演示者使用熔絲制造（FFF）工藝用塑料制造物體 ， 并證明3D打印可以在微重力環(huán)境下工作 。
隨后創(chuàng)建了增材制造設(shè)施（AMF） ， 可以使用各種材料進(jìn)行打印 。 這些設(shè)備允許在太空中創(chuàng)建第一批3D打印工具 ， 包括塑料扳手 ， 棘輪扳手等 。 2019年 ， 美國宇航局在國際空間站上增加了reabricator實(shí)驗(yàn) ， 該實(shí)驗(yàn)由Tethers Unlimited開發(fā) ， 使用回收塑料材料制造3D打印部件 。 然而 ， 歐空局的技術(shù)演示是第一個在微重力條件下成功打印金屬部件的技術(shù) 。

實(shí)驗(yàn)不會就此停止 。 2021年 ， 美國宇航局向國際空間站發(fā)送了另一臺3D打印機(jī) ， 即Redwire Regolith Print（RRP） ， 旨在用月球風(fēng)化層制作建筑材料 。 他們還在研究如何在月球表面3D打印月球車車輪 ， 以及如何利用火星巖石和礦物在現(xiàn)場制造未來任務(wù)所需的任何東西 。 NASA還與德克薩斯大學(xué)埃爾帕索分校（UTEP）和揚(yáng)斯敦州立大學(xué)（YSU）合作 ， 考慮如何利用月球或火星資源3D打印電池 。
這項(xiàng)技術(shù)的潛在應(yīng)用幾乎是無限的 ， 并且是人類超越低地球軌道（LEO）的所有計(jì)劃中不可或缺的一部分 。
如果朋友們喜歡 ， 敬請關(guān)注“知新了了”！

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