（觀察者網(wǎng)訊）央視網(wǎng)5月7日報道，我國成功完成首次太空3D打印，也是國際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印實驗。

5月5日18時，長征五號B運(yùn)載火箭首飛成功。中國科學(xué)院表示，本次任務(wù)中，由中科院牽頭負(fù)責(zé)的中國載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)，在新一代載人飛船試驗船上安排有在軌精細(xì)成型實驗、材料摩擦行為實驗、微重力測量試驗等三項科學(xué)實(試)驗。為未來中國空間站建設(shè)運(yùn)營以及走向更遙遠(yuǎn)的深空，進(jìn)行前瞻科學(xué)研究和技術(shù)驗證。

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在新一代載人飛船試驗船上，科研人員在返回艙中安裝了一臺“3D打印機(jī)”。飛行期間該系統(tǒng)自主完成了連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的樣件打印，并驗證了微重力環(huán)境下復(fù)合材料3D打印的科學(xué)實驗?zāi)繕?biāo)。

此次完成的3D打印物件有2個，一個是一種蜂窩結(jié)構(gòu)，另一個是CASC航天（中國航天科技集團(tuán)）的一個標(biāo)志。

央視報道截圖

太空3D打印的操作環(huán)境與地球大不相同，在地球上依靠重力，3D打印機(jī)擠出的加熱塑料、金屬或其他材料能自然地沉積，一層一層打印出三維物體。而在太空零重力條件下，需要使用以給定速率旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)來確保材料沉積到位，或者修改3D打印的過程來使設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。

據(jù)中國新聞網(wǎng)5月5日的報道介紹，太空失重環(huán)境是立體光刻技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)之一，普通的打印漿料在失重條件下無法保持穩(wěn)定形態(tài)，會發(fā)生爬壁導(dǎo)致液面起伏影響打印。

為進(jìn)一步提升制造精度、擴(kuò)大可用于太空制造的材料譜系，中科院空間應(yīng)用中心研究團(tuán)隊研制出“在軌精細(xì)成型實驗裝置”，創(chuàng)新地采用立體光刻3D打印技術(shù)對金屬/陶瓷復(fù)合材料進(jìn)行微米級精度的在軌制造。

該團(tuán)隊通過失重飛機(jī)進(jìn)行了數(shù)百次微重力環(huán)境實驗，對漿料進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，使其從液態(tài)變?yōu)檐浳镔|(zhì)形態(tài)，在失重條件下可抵抗形變，抑制爬壁，在高剪切力作用下又可恢復(fù)良好流動性，保證了其在失重環(huán)境中打印順利進(jìn)行。

在軌精細(xì)成型裝置（中） 來源：中科院空間應(yīng)用中心

據(jù)了解，連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是當(dāng)前國內(nèi)外航天器結(jié)構(gòu)的主要材料，密度低、強(qiáng)度高，開展復(fù)合材料空間3D打印技術(shù)研究，對于未來空間站長期在軌運(yùn)行、發(fā)展空間超大型結(jié)構(gòu)在軌制造具有重要意義。太空探索過程中，材料和設(shè)備的“補(bǔ)給線”問題是巨大考驗，太空3D打印技術(shù)的發(fā)展，使實現(xiàn)航天器零部件的“自給自足”正在成為可能，為空間長期在軌運(yùn)行、維護(hù)，甚至將來的空間站在軌擴(kuò)建打下基礎(chǔ)。

2014年，美國國家航空航天局（NASA）研制了世界上首臺太空3D打印機(jī)，并在國際空間站完成世界首次太空3D打印，揭開了人類“太空制造”的序幕。據(jù)介紹，其使用到的技術(shù)是FDM熔融擠出，通過噴頭加熱，高分子聚合物線材熔化成液態(tài)，然后靠機(jī)械力從噴頭擠出來，層層堆疊成型。

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