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进无止境,太空3D打印探索未知宇宙奥秘

2020-07-27 15:15
智能制造网
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近日,国际空间站上的一名俄罗斯宇航员,尝试在太空微重力环境下进行了人体组织的3D 打印。 其借助了俄罗斯研究人员制造的一套磁悬浮装置,能够从一些分离的细胞中制造出人类的软骨。这项成功的实验,意味着在无支架和无毒钆离子水平的环境下制造3D打印人体组织研究方面又向前踏出了一步。

在太空中开展3D打印实验项目,近年已经成为各国共识。基于3D打印广阔的应用空间和多元化商用价值,美国、俄罗斯等一些国家已经在3D打印技术、3D打印新型材料、3D打印核心装备等方面展开布局,力求在新一轮国际市场科技、经贸竞争中获得更大的话语权和更强的竞争力。

放松对于5G、3D打印等技术方面的布局力度,很有可能导致一个国家在相关领域发展方面受制于人。尤其是近两年,各国在前沿科技布局方面的力度明显加强。就我国而言,眼下已经将推动3D打印技术研发及产业应用放在了显著位置,一系列3D打印科研项目也如火如的进行着。

2020年5月5日,长征五号B遥一运载火箭在海南文昌航天发射场将我国新一代载人飞船试验船成功送入预定轨道。在新一代载人飞船试验船上搭载的“复合材料空间3D打印系统”,在轨飞行期间完成了我国首次太空3D打印试验,这对于我国的3D打印产业来说,具有重要的里程碑意义。我国首次太空3D打印试验的成功完成,一方面表明我国在3D打印技术攻关方面已经取得了一定的成绩,另一方面也表明3D打印在太空的应用,是存在多元化可能性的。

长久以来,太空都是人类梦想着到达和征服的地方。搭乘宇宙飞船去太空进行儿科学考察,也从一定程度上反映着人类想要接近、登上太空的信念和决心。而漫漫的太空之路,并不是一帆风顺的,而是充满艰辛和重重挑战。

在人类探索太空过程中,技术、设备、材料的“补给线问题”一直阻碍着人们飞向更远的空间。随着太空3D打印技术的快速发展,实现航天器零部件的“自给自足”正在成为可能。有了3D打印技术,一些以前看似无法解决的问题也找到了解决的新途径。

3D打印在航天领域的应用优势,主要集中在两大方面:其一,为载人航天器在轨制造替换零件提供坚实的技术支撑,拓展航天器的寿命,节约重复发射的成本;其二,材料的太空再循环利用。有了3D打印技术和设备作支撑,制作人员可以根据实际需求调整所需部件的尺寸、大小和形状,甚至直接捕获太空垃圾制造零件,在节约成本的同时还很绿色环保。

有专家指出,当前太空3D打印的重点,主要集中于测试在微重力、失重等环境下,3D打印设备的可操作性和材料的质量问题。通过将之前对在轨打印样件和地面打印样件进行对比分析,开展各项性能测试,考察微重力环境对复合材料性能的影响,有助于科研人员进一步全面、综合评估太空3D打印的成型质量,从而对材料的性能等进行优化、改进。

从目前的3D打印材料体系来看,连续纤维增强复合材料优势明显,其应用价值已获得业内人士认可。总体来看,连续纤维增强复合材料具有密度低、强度高的特点,是当前国内外航天器结构的主要材料。而随着技术的快速进步与打印系统的逐步优化,未来利用3D打印实现在轨制造需要的零部件也大有可能。

要想在太空中进行3D打印,系统及设备能够实现自主控制、无人干预是非常重要的。而要想实现无人干预和操控,除了相关材料研发要加快推进外,北斗导航系统、GPS定位、地对空一体化追踪技术、物联网智能传感等技术攻关显得尤其重要。而相信随着各类技术的进步与成熟,人类将有机会了解更加真实、全面、神秘的太空。

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