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去太空开厂还远吗?巨影总经理黄伟:太空3D打印还有不少难点

发布时间:2020-05-16 13:01:17

转载–读创/深圳商报记者 刘娥

近日,长征五号B运载火箭首飞成功,所搭载的一台“3D打印机”成功打印出了相关对象。这是我国首次进行太空3D打印实验,也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验,被认为是“打开了太空制造的大门”。

我国为何开发太空3D打印技术?太空3D打印有哪些优点?围绕这些问题,读创/深圳商报记者采访了相关专家。

深圳巨影投资发展有限公司总经理黄伟表示,近年来,3D打印技术进入飞速发展阶段,在汽车、航空航天、建筑业、医学以及其他领域的应用十分广泛。现在大家也将眼光放眼于太空。用3D打印技术能在太空的失重环境下打印出满足设计人员需求的几乎任意形状,这无疑会让太空探索得到极快发展。

(左为总经理黄伟)

黄伟介绍,太空3D打印技术可应用的领域主要以下几点:一是为载人航天器在轨制造替换零件,拓展航天器的寿命,节约重复发射的成本;二是材料的太空再循环利用,一台3D打印机可直接利用老化和废旧材料进行回炉再制造,不必耗费新材料,甚至直接捕获太空垃圾制造零件,节约金钱的同时还很环保;三是在轨制造在地面难以发射的部件,特别是物理尺寸较大的部件,如超大型光学镜头等。此外,技术足够成熟后还可制造整个航天器,虽然比较科幻,但理论上实现起来并非不可能。

我国首次太空3D打印实验成功后,不少网友惊呼:“3D打印成功了,拒离太空开厂不远了!”事实上,太空3D打印还有不少难点。黄伟表示,目前主要的困难有几个方面:一是太空环境复杂。太空处于微重力和零重力环境、无空气流动、昼夜温差大,对材料的加工精度、工艺和设备固定产生未知影响,相关的控制理论研究尚未完成。二是质量管控难度大。加工流程和产品性能的监控都需要在太空环境下完成,与之配套的监控设备、内容、标准、方式还有待完善。三是保障设施不完善。保障设施需要提供缓解外界压力的稳定平台,传输视频、遥控指令、状态监测等数据,必须针对不同的加工工艺提供不同功率,具备较高的自动化水平,这些都需要系统性研究。四是人参与环节不可避免。3D设备的搬运、检查和调试、产品校验、软件加载等都需要人的参与,目前还不能做到完全无人化操作。

据透露,深圳3D打印企业也在为国家贡献力量。深圳巨影3D打印机目前在为酒泉卫星发射中心载人航天提供技术支持与设备方案,利用3D打印技术对相关设备零件进行快速制造、快速修复、快速扫描检测。

值得一提的是,此次3D打印上太空,使用的技术是FDM熔融挤出,然后靠机械力从喷头挤出来,层层堆积成型。黄伟认为,此项技术已经非常稳定与成熟,而且材料面应该非常广阔,本次使用的连续纤维增强复合材料,是当前国内外航天器结构的主要材料,密度低、强度高,开展复合材料空间3D打印技术研究。

建议还可以用石墨烯复合材料,这种材料具有更强大的功能,目前公司与这方面的专家在开展实验,并取得了很好的验证。因为石墨烯复合材料根据配比不同,可以实用低重量,高强度,以及高导电度等各种功能性,相信可以在不久的将来,真正实现可替换航天器上的部分金属零件。

那么什么是3D打印技术,其实它的原名实际叫——增材制造(作为巨影3D创新创客科普教育基地,我们来科普一下:增材制造——这个是与传统的减材加工方式的相对名称,与之对应的就是“减材制造:材料不断减少”、“等材制造:材料相等,基本上不增加也不减少”),对于大众来说,“3D打印”这个名称更加有科技感,也更加让老百姓容易理解。

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如今,3D打印上天,只是人类的一小步,在未来宇宙空间中,3D打印技术将成为最基础,最为重要的制造方式,为人类征战星途与遨游太空、探索写宇宙赋予更大的能力。巨影3D打印设备研发中心《3D打印创新创客科普教育基地》,一直在努力为中国载人航天事业提供设备与技术支持,开展着军民合作,为载人航天事业发展提供更完善的综合解决方案。


来源:新浪网

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