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我国首次太空3D打印成功完成
最后更新: 2020-05-07 12:44:33（观察者网讯）央视网5月7日报道，我国成功完成首次太空3D打印，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。
5月5日18时，长征五号B运载火箭首飞成功。中国科学院表示，本次任务中，由中科院牵头负责的中国载人航天工程空间应用系统，在新一代载人飞船试验船上安排有在轨精细成型实验、材料摩擦行为实验、微重力测量试验等三项科学实(试)验。为未来中国空间站建设运营以及走向更遥远的深空，进行前瞻科学研究和技术验证。
央视新闻视频
在新一代载人飞船试验船上，科研人员在返回舱中安装了一台“3D打印机”。飞行期间该系统自主完成了连续纤维增强复合材料的样件打印，并验证了微重力环境下复合材料3D打印的科学实验目标。
此次完成的3D打印物件有2个，一个是一种蜂窝结构，另一个是CASC航天（中国航天科技集团）的一个标志。
央视报道截图
太空3D打印的操作环境与地球大不相同，在地球上依靠重力，3D打印机挤出的加热塑料、金属或其他材料能自然地沉积，一层一层打印出三维物体。而在太空零重力条件下，需要使用以给定速率旋转的离心机来确保材料沉积到位，或者修改3D打印的过程来使设备平稳运行。
据中国新闻网5月5日的报道介绍，太空失重环境是立体光刻技术面临的主要挑战之一，普通的打印浆料在失重条件下无法保持稳定形态，会发生爬壁导致液面起伏影响打印。
为进一步提升制造精度、扩大可用于太空制造的材料谱系，中科院空间应用中心研究团队研制出“在轨精细成型实验装置”，创新地采用立体光刻3D打印技术对金属/陶瓷复合材料进行微米级精度的在轨制造。
该团队通过失重飞机进行了数百次微重力环境实验，对浆料进行改进优化，使其从液态变为软物质形态，在失重条件下可抵抗形变，抑制爬壁，在高剪切力作用下又可恢复良好流动性，保证了其在失重环境中打印顺利进行。
在轨精细成型装置（中） 来源：中科院空间应用中心
据了解，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，对于未来空间站长期在轨运行、发展空间超大型结构在轨制造具有重要意义。太空探索过程中，材料和设备的“补给线”问题是巨大考验，太空3D打印技术的发展，使实现航天器零部件的“自给自足”正在成为可能，为空间长期在轨运行、维护，甚至将来的空间站在轨扩建打下基础。
2014年，美国国家航空航天局（NASA）研制了世界上首台太空3D打印机，并在国际空间站完成世界首次太空3D打印，揭开了人类“太空制造”的序幕。据介绍，其使用到的技术是FDM熔融挤出，通过喷头加热，高分子聚合物线材熔化成液态，然后靠机械力从喷头挤出来，层层堆叠成型。
本文系观察者网独家稿件，未经授权，不得转载。
- 责任编辑: 陈思佳
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