使用月球廢料打印零部件,，Incus與歐洲航天局合作解鎖光固化LMM工藝新能力

2021年10月10日，南極熊獲悉,，奧地利工程公司和OEM初創(chuàng)公司Incus已經(jīng)與歐洲航天局建立了合作關系,，探索如何將月球表面的廢舊金屬加工成月球站的3D打印備件。

陶瓷3D打印專家Lithoz和德國空間和技術集團OHB SE的子公司OHB System也將參與這個為期18個月的項目,。在此期間,，合作伙伴將在微重力環(huán)境下共同開發(fā)和測試Incus的基于光刻技術的金屬制造（LMM）3D打印技術，并評估加工月球表面可用的廢舊金屬以生產(chǎn)高質(zhì)量終端備件的可行性,。

Incus公司首席執(zhí)行官GeraldMitteramskogler博士說："Incus公司很高興能成為該項目的一份子,，這將是我們測試LMM技術在太空中實用性能的絕佳機會。我們的解決方案可以很好地滿足在這種環(huán)境下生產(chǎn)零件的挑戰(zhàn)性要求",。

△通過LMM生產(chǎn)的3D打印部件,。照片來自Incus。

Incus的LMM技術

Incus于2019年從Lithoz的研發(fā)實驗室中成立,，是AM Ventures投資組合的成員,，是3D打印技術領域獲獎的投資者。

該公司的LMM技術以立體光刻（SLA）和數(shù)字光處理（DLP）等大桶聚合技術為基礎,，但與這些工藝不同的是，其固化的材料含有金屬顆粒,。隨后打印的零件經(jīng)過脫膠和燒結,，形成固體金屬零件。Incus的技術能夠處理不可焊接的金屬,，能夠處理含有小至20微米的金屬顆粒的樹脂材料,。

在Formnext 2019上，Incus公司推出了其旗艦金屬3D打印機Hammer Lab35,，它利用了LMM工藝,。這款機器旨在滿足制造業(yè)對3D打印工藝日益增長的需求，能夠為功能原型和預系列制造提供復雜的幾何形狀,。

在宣布2020年3月首次發(fā)行后,，Incus在今年年初進入該機器的批量生產(chǎn)，并在繼續(xù)擴大其客戶群,。

△HammerLab35 3D打印機,。圖片由Incus提供。

用月球廢料3D打印零部件

在地球上,，Incus的LMM工藝生產(chǎn)的3D打印部件具有極佳的表面光潔度,，并且與金屬注射成型制造的部件具有類似的材料特性。現(xiàn)在,，由于歐空局,、Lithoz和OHB的最新加入,，這項工藝的能力將在微重力環(huán)境下得到探索。

月球基站的維護需要不斷地供應貨物,、研究材料和設備,。除此以外，還需要備件,，以防個別部件在任務中出現(xiàn)故障,。

在這種任務中需要自給自足，這促使歐空局尋求使用現(xiàn)有的諸如生產(chǎn)廢料和報廢部件等月面材料的再利用可行性,。能夠利用這種資源為月球航天器和空間站制造機載和按需的備件,，有助于大大降低從地球出發(fā)的貨運任務的成本和數(shù)量，同時最大限度地減少生產(chǎn)浪費,。

歐洲航天局材料和工藝工程師Martina Meisnar博士說："地外制造是一個非常有趣的話題,，歐洲航天局正在大力探索。他們的目標是完善這些制造概念,，以便在地球上展示,，并最終在太空中獲得實施�,！�

△合作伙伴希望在未來18個月內(nèi)開展的項目工作流程,。圖片來自Incus。

Incus的LMM技術被選中用于該項目,，因為它有能力從回收的金屬廢料中生產(chǎn)備件,。合作伙伴希望這種能力有可能應用到月球上廢舊金屬粉末的回收利用當中去。

與此同時,，LMM工藝使用糊狀物或懸浮液作為原料,，不依賴使用高度球形的氣體原子化粉末或支持結構。相反,，該方法打印的部件通過脫模工藝分離,，不需要耗時的手工返工，對操作者也很安全,。

Lithoz的材料開發(fā)主管MartinSchwentenwein博士說："像Incus和Lithoz開發(fā)的平版印刷技術允許將高精度3D打印與高性能金屬和陶瓷相結合,，同時仍然保持極高的資源效率。雖然這些概念已經(jīng)在地球上成功展示,，但此類項目的活動對于填補技術空白和實現(xiàn)空間環(huán)境中的增材制造至關重要",。

合作項目的最終目標是評估月球表面可用的廢舊金屬如何通過LMM加工，計劃以零廢料的方式生產(chǎn)高質(zhì)量的零件,。在18個月的時間里,，合作伙伴將探索空間環(huán)境的限制，例如月球塵埃對金屬粉末的潛在污染，會如何影響打印過程,。

合作項目還將評估雜質(zhì)對燒結的影響以及打印件最終微觀結構的結果,，以確定微重力條件下LMM工藝的最佳粘合劑數(shù)量和類型。通過這一點,，合作伙伴將尋求在太空中開發(fā)一個可持續(xù)的制造鏈,，用于零部件生產(chǎn)。

OHB系統(tǒng)公司人類航天系統(tǒng)的AntonellaSgambati說："通過利用現(xiàn)有的月球表面材料和回收月球基地的廢金屬,，來減少我們對地球依賴的可能性,，這種理念也代表了保證月球定居可持續(xù)的唯一解決方案。這個項目和這種新穎的LMM工藝將是月球定居成為現(xiàn)實的重要步驟,，因為這種技術有機會在太空中成功運行,。"

△通過LMM工藝生產(chǎn)的3D打印部件。照片來自Incus,。

使用太空材料的3D打印

近年來,，多個國家的航天機構對增材制造的興趣大增，因為他們想在月球上建立一個永久性的居住地,。因此,，關于如何利用現(xiàn)場材料（如再生石）來生產(chǎn)月球結構的研究工作也在升級。

例如,，作為MOONRISE項目的一部分,，來自布倫瑞克技術大學和漢諾威激光中心的科學家們已經(jīng)探索了在零重力條件下用月球碎石進行3D打印的可行性。而總部位于德克薩斯州的建筑公司ICON最近獲得了美國宇航局的合同,，尋求開發(fā)出一個能夠用碎石打印太空結構的非常規(guī)3D打印機原型,。

在其他地方，俄羅斯航天局也已經(jīng)試驗了用現(xiàn)場月球材料制作的3D打印結構,。最近,，美國宇航局向國際空間站推出了一項來自關鍵任務空間系統(tǒng)專家Redwire的研究,，這項研究的目的就是確定3D打印雷石按需建造月球結構的可行性,。