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微尺度3D打印设备在航天航空中的应用

发布时间:2021-12-29      点击次数:268
  在长征五号B火箭发射的新一代载人飞船试验船上,搭载了一台“微尺度3D打印设备”,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。
 
  科研人员将这台我国自主研制的“微尺度3D打印设备”安装在试验船返回舱中。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。这是我国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。这次太空3D的对象有两个,一个是蜂窝结构(代表航天器轻量化结构),另外一个是CASC(中国航天科技集团)标志。
 
  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。
 
  在太空打印是一件很艰难的事情,为了完成在微重力环境下进行的连续纤维复合材料3D打印,需要三个。
 
  一:克服失重环境,不能“飘”
 
  因为太空是失重的环境,宇航员会在舱内“漂浮”,3D打印机就绝对不能这样。而且在失重环境下,材料的成形和打印的精度控制起来都比地面要大。
 
  二:打印的原材料很特殊
 
  碳纤维增强复合材料是当前国内外航天器结构的主要材料,重量轻,强度好,同时耐空间高低温环境能力强,而且它的空间打印过程更安全,需要的空间更小,是未来空间3D打印最有前景的材料之一。
 
  如果能在太空打印出符合要求的碳纤维增强复合材料,那么以后在太空需要什么东西,就能立即打印出来。
 
  三:自主控制,智能节能
 
  在这次任务中,3D打印机是完全自主控制的,在解锁、打印、录像、跳转、锁定等整个过程中各项操作都是程序控制,无人干预,而且根据不同的突发情况还设定了不同的应急措施和备用路径。
 
  我国完成太空3D打印,是我国航天事业的又一个重要里程碑,也是我国科技力量不断壮大的证明。未来随着我国航天技术的不断发展,还会有更大更先进的太空3D打印馆诞生,可以在太空里制造组装上百米级的大型产品,为空间站长期运营、载人登月、火星探测、小行星探测、深空航行等长期在轨任务提供持续的物资补充。