幕后揭秘:国际空间站完成首次在轨金属3D打印 

2024-09-09 11:00
人类距离太空3D打印再进一步。
2024年8月,国际空间站(ISS)成功完成了历史上首次在太空微重力环境下的金属3D打印,这一里程碑标志着太空制造领域的重大飞跃,为未来依赖在轨生产和维修的太空任务开辟了新的可能性。
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此次任务由欧洲航天局(ESA)牵头,旨在展示微重力条件下制造金属部件的可行性,未来将对月球和火星的长期探索产生深远影响。

金属3D打印机的安装与运行

这台金属3D打印机由空中客车公司与其合作伙伴在ESA的支持下开发,并于2024年1月随货运飞船运抵国际空间站。打印机被安装在哥伦布实验舱内,并置于一个密封的盒子中,盒子内通过氮气取代氧气,以消除火灾风险,同时防止高温打印过程中金属的氧化。该打印机的工作温度超过1200°C,利用激光熔化不锈钢丝,从而制造金属部件。

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第一台金属3D打印机安装在太空试验舱

2024年5月,打印机在ESA宇航员安德烈亚斯·莫根森的指导下开始首次运行。经过初步调试和测试,打印机成功打印出了第一层,随后切换至3D打印模式,逐层构建所需的形状。整个过程中,最具挑战性的环节是准确测量并调整每一层的高度,以确保打印精度。

打印进展与成果

到7月中旬,打印机已完成了55层,并成功打印出第一个样品的一半。经过流程优化后,打印速度加快,进入了“巡航阶段”。到8月初,首个金属3D打印样品已完全成型,并于8月21日由国际空间站的宇航员Sunita Williams和Jeanette Epps从密封盒中安全取出。

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在太空中3D打印的第一个金属部件

在接下来的实验阶段,国际空间站工作人员将继续打印另外三个金属部件,这些部件将在后期送回地球,与地面实验室制造的类似部件进行机械性能比较。通过这些实验,科学家们将进一步了解微重力环境对金属3D打印的影响,这些数据对未来的太空制造,尤其是在月球和火星上建立永久基地的任务具有重要意义。

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国际空间站上的第一台金属3D打印机

此次成功不仅展示了金属3D打印在微重力条件下的可行性,更为未来的深空任务提供了新的解决方案。随着技术的进步,太空中的在轨制造能力将变得愈发重要,能够根据实际需求制造零部件或替换故障设备,减少对地面补给的依赖,极大提升未来探索任务的自主性与灵活性。
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