2024年8月,國際空間站(ISS)成功完成了歷史上首次在太空微重力環(huán)境下的金屬3D打印,這一里程碑標志著太空制造領域的重大飛躍,為未來依賴在軌生產(chǎn)和維修的太空任務開辟了新的可能性。
此次任務由歐洲航天局(ESA)牽頭,旨在展示微重力條件下制造金屬部件的可行性,未來將對月球和火星的長期探索產(chǎn)生深遠影響。
金屬3D打印機的安裝與運行
這臺金屬3D打印機由空中客車公司與其合作伙伴在ESA的支持下開發(fā),并于2024年1月隨貨運飛船運抵國際空間站。打印機被安裝在哥倫布實驗艙內(nèi),并置于一個密封的盒子中,盒子內(nèi)通過氮氣取代氧氣,以消除火災風險,同時防止高溫打印過程中金屬的氧化。該打印機的工作溫度超過1200°C,利用激光熔化不銹鋼絲,從而制造金屬部件。
第一臺金屬3D打印機安裝在太空試驗艙
2024年5月,打印機在ESA宇航員安德烈亞斯·莫根森的指導下開始首次運行。經(jīng)過初步調(diào)試和測試,打印機成功打印出了第一層,隨后切換至3D打印模式,逐層構(gòu)建所需的形狀。整個過程中,最具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)是準確測量并調(diào)整每一層的高度,以確保打印精度。
打印進展與成果
到7月中旬,打印機已完成了55層,并成功打印出第一個樣品的一半。經(jīng)過流程優(yōu)化后,打印速度加快,進入了“巡航階段”。到8月初,首個金屬3D打印樣品已完全成型,并于8月21日由國際空間站的宇航員Sunita Williams和Jeanette Epps從密封盒中安全取出。
在太空中3D打印的第一個金屬部件
在接下來的實驗階段,國際空間站工作人員將繼續(xù)打印另外三個金屬部件,這些部件將在后期送回地球,與地面實驗室制造的類似部件進行機械性能比較。通過這些實驗,科學家們將進一步了解微重力環(huán)境對金屬3D打印的影響,這些數(shù)據(jù)對未來的太空制造,尤其是在月球和火星上建立永久基地的任務具有重要意義。
國際空間站上的第一臺金屬3D打印機
此次成功不僅展示了金屬3D打印在微重力條件下的可行性,更為未來的深空任務提供了新的解決方案。隨著技術的進步,太空中的在軌制造能力將變得愈發(fā)重要,能夠根據(jù)實際需求制造零部件或替換故障設備,減少對地面補給的依賴,極大提升未來探索任務的自主性與靈活性。 |
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