太空3D打印有什么大不同？專業說法來了！
太空3D打印有什么大不同？專業說法來了！
這幾天，有關“胖五（長征五號B運載火箭）”及其成功搭載升空的我國新一代載人飛船試驗船的消息刷爆了朋友圈！
5月5日，首飛成功；5月7日消息，在試驗船中完成我國首次太空3D打印；5月8日，成功回收試驗船返回艙。
這一個個振奮人心的消息，充分體現了我國在航天科技領域的不斷探索和進步。單就我們業界所熟悉的3D打印來說，其首次成功太空實驗在社會上引起了廣泛關注和極大興趣。
為此，小編特別聯系了中國機床工具工業協會特種加工機床分會，希望能邀請專業人士針對首次太空3D打印進行一些點評。分會輾轉聯系到了我國3D打印行業專家，西安交通大學機械工程學院的田小永教授。田教授在增材制造和超材料設計與制造方面進行了多年研究，針對意義重大的太空3D打印有一些專業描述。
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纖維增強復合材料的3D打印實驗。
隨著航天技術的發展，探索深空、建設地外星體基地乃至移民等逐漸提上研究日程，涉及實現長期在軌居留的物資和生命保障、空間應用設施（衛星）的建造、太陽系內星球探索基地建設和運行，很大程度依賴于如何實現高效、可靠、低成本的“空間制造”，從而克服現有火箭運載方式在載重、體積、成本上對空間探索活動的限制，以獲得深空探索所需的運載平臺、工具與裝備。
空間制造能力對太空探索具有重要意義，空間3D打印是實現空間制造的一項關鍵技術。隨著新一代載人飛船試驗船的成功發射升空，我國載人航天與空間站建設、月球探測等計劃又前進一步，因而具備“空間制造”能力至關重要。實現大尺寸功能構件的空間制造、月球資源利用與原位制造，對我國空間探索具有十分重要的推動作用與戰略意義。
空間制造可直接利用太陽能、原材料等空間資源，實現自我維持；同時，空間微重力環境使得原位制造、組裝超大尺寸構件成為可能。3D打印技術是一種采用逐層堆積直接進行零件成形的數字化增材制造工藝，能夠進行快速需求響應，具有單件小批量定制化快速制造的優勢，較適合空間制造需求。
根據空間探索對增材制造技術的不同需求，空間增材制造技術的應用環境可以劃分為空間艙內環境、在軌原位環境、星球基地環境等三種環境約束條件。空間3D打印技術面臨著空間極端溫差環境、能源利用、材料來源與性能等技術挑戰。
據相關資料介紹，3D打印技術在太空的操作環境與地球大不相同，技術難度也不一。在地球上，依靠重力，3D打印機擠出的加熱塑料、金屬或其他材料能自然地沉積，一層一層打印出三維物體。而在太空零重力條件下，需要使用以給定速率旋轉的離心機來確保材料沉積到位，或者修改3D打印的過程來使設備平穩運行。
這次進行的艙內復合材料空間3D打印，采用連續纖維增強復合材料3D打印工藝方法，系統自主完成了連續纖維增強復合材料的樣件打印，實現了高性能材料功能零件的空間快速制造實驗，這對研究有效載荷發射過程、空間環境等對裝備穩定性、3D打印過程、制件微觀結構與力學性能的影響規律，為空間3D打印工藝裝備的優化提供了基礎實驗數據。
（供稿：特種加工機床分會 責編：張芳麗）
