歐洲航天局（ESA）下的一個(gè)財(cái)團(tuán)設(shè)計(jì)并制造了一種用于國際空間站（ISS）的早期FFF 3D打印機(jī)。該原型系統(tǒng)是作為IMPERIAL項(xiàng)目開發(fā)的一部分，它利用傳送帶組件來（理論上）無限長度地3D打印零件。 3月初在ESA的Advanced Manufacturing研討會(huì)上展示了未命名的3D打印機(jī)的功能，該產(chǎn)品可以與所有高溫工程細(xì)絲兼容，與會(huì)者在現(xiàn)場見證了制作1.5米長的鋼筋的過程。

該項(xiàng)目財(cái)團(tuán)包括德國航空航天公司OHB和Azimut Space，愛爾蘭共和國阿斯隆技術(shù)學(xué)院以及葡萄牙3D打印機(jī)提供商BEEVERYCREATIVE?！巴ㄟ^這項(xiàng)活動(dòng)，我們克服了3D打印的主要限制之一-體積-同時(shí)使用了能夠處理高性能熱塑性塑料的緊湊型3D打印機(jī)?！?ESA的材料專家Ugo Lafont解釋說。 “這是一項(xiàng)偉大的成就，它將擴(kuò)展這種按需制造過程的應(yīng)用領(lǐng)域?！?/span>

國際空間站。圖片來自NASA。

什么是IMPERIAL項(xiàng)目？

在ESA的初步MELT項(xiàng)目獲得成功之后，該項(xiàng)目在微重力條件下測試了工業(yè)FFF 3D打印的可行性，隨后推出了IMPERIAL項(xiàng)目。 Project IMPERIAL計(jì)劃進(jìn)一步采取行動(dòng)，并開發(fā)一個(gè)完整的太空制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以克服當(dāng)今3D打印機(jī)的尺寸限制。因此，該系統(tǒng)最終將用于按需制造和在國際空間站上進(jìn)行維護(hù)，從而為未來的長期太空飛行提供了自給自足的空間。

ESA的高級(jí)制造工程師Advenit Makaya指出：“在人類探索的環(huán)境下（例如此處，然后在航天器的結(jié)構(gòu)零件上）開發(fā)大型零件的地球外制造解決方案，對于增強(qiáng)可持續(xù)性和可靠性至關(guān)重要。未來太空飛行任務(wù)的強(qiáng)大能力?！?/span>

在進(jìn)行IMPERIAL項(xiàng)目之前，ESA聯(lián)合體在MELT項(xiàng)目下開發(fā)了具有微重力功能的3D打印系統(tǒng)。

圖片來自BEEVERYCREATIVE。

太空工業(yè)級(jí)FFF 3D打印

打印機(jī)本身必須遵守許多嚴(yán)格的技術(shù)要求。這包括能夠打印諸如PEEK的高性能工程聚合物，能夠在微重力條件下打印，同時(shí)保持類似地球的零件質(zhì)量，并且能夠在一個(gè)方向上打印無限長的大型零件。該系統(tǒng)的功耗也受到嚴(yán)格限制，并且由于空間中缺少后處理設(shè)施，因此必須準(zhǔn)備好直接使用功能性印刷零件以直接從構(gòu)建室中使用。為了確保成功集成到ISS中，團(tuán)隊(duì)還被迫在設(shè)計(jì)3D打印機(jī)時(shí)要考慮到原材料的可用性。零件生產(chǎn)后殘留的任何廢料至少應(yīng)減至最少，并在可能的情況下完全可重復(fù)使用。

OHB項(xiàng)目經(jīng)理Antonella Sgambati補(bǔ)充說：“事實(shí)證明，采用高性能聚合物的FFF不受重力降低環(huán)境的影響，為新的挑戰(zhàn)鋪平了道路，例如可以在一個(gè)方向上印刷無限長的長度或利用批量生產(chǎn)生產(chǎn)。在該項(xiàng)目的框架中，新的技術(shù)差距已經(jīng)得到確認(rèn)，并在BEEVERYCREATIVE的原型開發(fā)和測試中得以彌補(bǔ)，從而取得了這一獨(dú)特的成就，使地球之外的制造工藝又邁進(jìn)了一步。”

新的Project IMPERIAL 3D打印機(jī)用于生產(chǎn)1.5m長的鋼筋。通過ESA拍攝。

隨著行星際空間飛行的前景越來越接近現(xiàn)實(shí)，空間增材制造已成為航空航天領(lǐng)域的熱門話題。今年早些時(shí)候，工程公司COSM Advanced Manufacturing Systems開始著手為NASA進(jìn)行金屬EBM 3D打印機(jī)的最終開發(fā)和建造。該系統(tǒng)旨在滿足NASA在太空中進(jìn)行自動(dòng)化制造和部件維修的需求，從Artemis計(jì)劃開始，該系統(tǒng)將用于整個(gè)太空，月球和火星飛行任務(wù)。

在其他地方，不倫瑞克工業(yè)大學(xué)和漢諾威激光中心（LZH）的研究人員最近首次在零重力下3D打印月球重石。在實(shí)驗(yàn)性的“ MOONRISE”項(xiàng)目中，該團(tuán)隊(duì)在其“ MIRA3D”月球車上安裝了定制激光器，并將月塵融化成球形，為在月球上制造經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)鋪平了道路。

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