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進無止境,太空3D打印探索未知宇宙奧秘

2020-07-27 11:23:15来源:智能制造網 編輯:今夕何夕閱讀量:45654

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導讀:運用3D打印技術來制造桌椅、房屋、手辦、首飾,如今在各國越來越風靡。隨著探月計劃的逐步推進,3D打印、5G等新一代技術在外太空的應用價值也引起了各國研究人員的重視。
  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。
 
  在太空中開展3D打印實驗項目,近年已經成爲各國共識。基于3D打印廣闊的應用空間和多元化商用價值,美國、俄羅斯等一些國家已經在3D打印技術、3D打印新型材料、3D打印核心裝備等方面展開布局,力求在新一輪國際市場科技、經貿競爭中獲得更大的話語權和更強的競爭力。
 
       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地进行着。
 
  2020年5月5日,長征五號B遙一運載火箭在海南文昌航天發射場將我國新一代載人飛船試驗船成功送入預定軌道。在新一代載人飛船試驗船上搭載的“複合材料空間3D打印系統”,在軌飛行期間完成了我國首次太空3D打印試驗,這對于我國的3D打印産業來說,具有重要的裏程碑意義。我國首次太空3D打印試驗的成功完成,一方面表明我國在3D打印技術攻關方面已經取得了一定的成績,另一方面也表明3D打印在太空的應用,是存在多元化可能性的。
 
  長久以來,太空都是人類夢想著到達和征服的地方。搭乘宇宙飛船去太空進行科學考察,也從一定程度上反映著人類想要接近、登上太空的信念和決心。而漫漫的太空之路,並不是一帆風順的,而是充滿艱辛和重重挑戰。
 
  在人類探索太空過程中,技術、設備、材料的“補給線問題”一直阻礙著人們飛向更遠的空間。隨著太空3D打印技術的快速發展,實現航天器零部件的“自給自足”正在成爲可能。有了3D打印技術,一些以前看似無法解決的問題也找到了解決的新途徑。
 
  3D打印在航天領域的應用優勢,主要集中在兩大方面:其一,爲載人航天器在軌制造替換零件提供堅實的技術支撐,拓展航天器的壽命,節約重複發射的成本;其二,材料的太空再循環利用。有了3D打印技術和設備作支撐,制作人員可以根據實際需求調整所需部件的尺寸、大小和形狀,甚至直接捕獲太空垃圾制造零件,在節約成本的同時還很綠色環保。
 
  有專家指出,當前太空3D打印的重點,主要集中于測試在微重力、失重等環境下,3D打印設備的可操作性和材料的質量問題。通過將之前對在軌打印樣件和地面打印樣件進行對比分析,開展各項性能測試,考察微重力環境對複合材料性能的影響,有助于科研人員進一步全面、綜合評估太空3D打印的成型質量,從而對材料的性能等進行優化、改進。
 
  從目前的3D打印材料體系來看,連續纖維增強複合材料優勢明顯,其應用價值已獲得業內人士認可。總體來看,連續纖維增強複合材料具有密度低、強度高的特點,是當前國內外航天器結構的主要材料。而隨著技術的快速進步與打印系統的逐步優化,未來利用3D打印實現在軌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、物聯網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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