零重力下的3D打印——挑战太空制造

justin

据了解，2014年9月，一台3D打印机将被送达国际空间站（ISS），这也是首台被送往ISS的3D打印机，当然，这台打印机带着接受零重力环境下生产配件的任务被“龙”飞船送往太空。而它所执行的任务便就是美国加州的“太空制造”，公司和美国航空航天局联合推进的“零重力3D打印”项目。

这台3D打印机将在零重力的状态下进行工作，而控制则在地面上进行，“上天”的3D打印机存储着部分3D打印模型，一边自己工作，挑战成功人们在航天探索中便不必依靠地面补给。这对航天航空事业 以及人们对宇宙未来的探索提供了极为可靠的后勤补给，当然，关于对宇宙的探索也不能把宝都压在3D打印机上，这只是对于可能性的一种探索。

太空制造的目的是建立使用太空零重力条件的制造技术以推动我们在太空中的未来。

太空制造公司克服了许多技术挑战，将3D打印机送入太空，并达到目前的阶段。零重力3D打印技术验证的目标是进行太空增材制造试验以探究增材制造技术在作为持续太空制造可靠平台的应用。第一阶段的打印将包括一系列的工程测试样品，这些样品将被送回到地面用于分析，并与发射前该3D打印机在美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心打印的样品进行比较。对未来具备太空制造大量材料和装备的能力而言，这种试验成为有益的试金石。而传统上，这些材料和装备是从地面上发射供应的，这种太空制造能力将彻底改变太空探索的方法。

美国国家航空航天局表示，这种技术验证首阶段的真实目的仅是在以和地面上同样的工作方式来验证微重力环境的增材制造过程。尽管之前，美国国家航空航天局和太空制造公司已进行了抛物线飞行的微重力测试，但是仅是在短期冲刺时处于微重力环境。事实上，在使用零重力3D打印机执行进一步的外太空探索任务之前，空间站是能够测试这种技术的唯一平台。从该台打印机收集的科学信息将直接馈送到2015年飞升到空间站的商用打印机中，将为人们提供一种快速、成本有效的空间获得硬件的方式。

太空制造的成本

与太空旅行相关的障碍和风险几乎是数不清的。结果，总有一些未计划到的任务已经开始后才遇到的障碍和紧急情况。这些突发事件往往需要新的设备，并且这些设备不能立即在飞船或空间结构中使用，必须从地球上发射到空间结构（如国际空间站）中，这是一个非常昂贵的考验。将这样的设备带到太空的成本大约是每磅设备一万美元。在地球上建立这个设备，然后将其发射到太空比在太空中是简单地打造装备效率要低得多。

航天器上有了3D打印机使得宇航员更有能力处理一些突发事件，从而更灵活的完成他们的使命。随着3D打印材料的发展以及3D打印技术的进一步升级，太空制造的成本会降的更低。甚至可以实现3D打印机的自我复制，从而实现材料及产品的快速及大量复制和制造。这相对于从地球表面携带大量精密昂贵的工具或设备的成本而言是十分高效快捷的低成本方式。而且，在零重力的前提下，精密仪器的精密部件可获得更好的成型，从而提升设备的性能。

国际空间站测试：3D印刷棘轮扳手

3D打印机的广泛用途用驱使空间制造在美国航天局的帮助下进行3D打印机的实验。他们的3D打印机最近正在接受在国际空间站的测试，以实现进一步的太空功能化制造的目标。打印机是为了打印一系列三维物体来测试其在太空的一般性能。选择的大多数三维物体是用于其显示打印机在太空的功能性，以便它可以与地球上运行的打印机可比。这些对象展示了打印机的拉伸强度（当其被拉伸的时候保持不断裂），其抗折强度（其承受弯曲的能力）和它的抗压强度（当施加一个可以减小其尺寸的力时，其保持尺寸的能力）。这些物体通过一个空间中的三维打印机以及一个地球上3D打印机制造，这使得科学家们可以对比从两个不同的打印机制的两组产品并验证两者的成功。另一个更有趣的在国际空间站打印完成的对象是很难在地球上打印的，因为重力会导致加热材料在冷却之前发生下垂。太空三维打印机不必担心重力引起的变形，并且以这种方式太空3D打印可以比地球上的3D打印更有效率。

其中尝试的最独特的对象是打印棘轮。空间3D打印机能够打印一个正常运作的棘轮工具证明了3D打印机可在空间结构上，如国际空间站（ISS）上打印工具。该打印品跟其他印刷品相比也是独特的，因为它不是预装在打印机上的对象。这些打印机要完成打印棘轮所需的信息以电子的形式被从地球送往打印机。三维打印机要做到这一点是特别重要的，因为它意味着在紧急情况下，地面团队可以设计一个三维物体来解决紧急问题，然后发送该设计给打印机去完成打印。

sam

这个有意思
来自: 微社区