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我國科研人員近日利用拋物線飛機成功進行了首次微重力環境下的3D打印試驗。這為未來把3D打印機搬上太空、為空間站提供后勤補給等提供了重要的數據和經驗。
據介紹，根據中科院空間應用中心與德國宇航局的雙邊合作協議，德國宇航局向中科院太空增材制造技術試驗隊提供了拋物線飛行試驗機會。拋物線飛機可以模擬太空失重，創造每次約22秒的微重力環境。試驗隊在法國波爾多進行了93次拋物線飛行試驗，用自主研發的設備和工藝成功打印了目標樣品。
試驗的技術負責人、中科院空間應用工程與技術中心研究員王功表示，后勤補給資源是長期太空探索任務成功的重要保證，目前主要是通過發射運載火箭和貨運飛船向空間站進行補給，不僅周期長，而且成本昂貴。如果需要的零部件在太空里就能直接制造，將是人類太空探索技術的一次革命性進展。
“如果通過3D打印技術，在太空中把需要配備的零件打印出來，不僅可以及時滿足空間維修等需要，還可以制造新的有效載荷，開展更多的科學實驗。”王功說，“未來甚至或許可以在其他星球打印板材和石磚等建材來建造房子。”
“3D打印憑借其高效、靈活的特點有望成為太空制造技術的重要工藝之一。但由于太空環境的特殊性，目前地面3D打印技術難以直接應用，需要對材料、設備及控制方式進行針對太空特殊環境的適應性改造，同時需要開展大量的試驗摸索。”他說。
據介紹，歐美國家也在研究太空3D技術。NASA將在軌增材制造技術視為支持深空探測任務的戰略性關鍵技術，為此部署了多項技術的研究，其中Made in Space公司研制的FDM塑料3D打印機目前正在國際空間站試用。
王功表示，雖然我國太空增材制造技術研究的起步晚于美國，但研究更為積極活躍，在理念和技術上并不落后，此次試驗共對五種材料和兩種制造工藝進行了微重力環境下的驗證與探索，其中包含了NASA從未嘗試過的纖維增強復合材料，獲取了不同材料與工藝在微重力環境下的特性數據。
科院空間應用中心副研究員程天錦介紹，目前他們正在同步研究3D打印材料的循環利用技術，未來可以將空間站內的部分廢棄物，如航天員的飲水袋等，制備成太空3D打印的原材料。
“本次試驗的主要設備由中科院空間應用中心與重慶智能院共同研制。下一步我們將尋求與國內更多優勢技術單位開展聯合研究，著力提高太空增材制造產品的強度、精度和速度，爭取在近期取得更大的突破。”王功說。
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