太空制造：無限尺寸高溫FFF 3D打印機，歐洲航天局資助

導讀：“萬物皆可打印”,，這句話在3D打印概念創(chuàng)立的時候就一直流行至現(xiàn)在,。但是，因為技術(shù)條件,、生產(chǎn)空間以及有限的可用材料,，這句話一直是一個可望而不可及的目標。現(xiàn)在,，人們似乎能夠利用現(xiàn)有技術(shù)突破單方向打印無限尺寸的零件,，并有望成為國際空間站的制造工具。

南極熊獲悉,，歐洲航天局（ESA）下的一個資助項目設(shè)計并制造了一種用于國際空間站（ISS）的早期FFF 3D打印機,，并在3月初ESA的Advanced Manufacturing研討會上展示了這款未命名的3D打印機與相關(guān)功能。機器兼容高溫工程長絲,，與會人員目睹了一根1.5米長的硬質(zhì)聚合物棒制作的全過程,。作為ProjectI MPERIAL項目的一部分，這款3D打印系統(tǒng)利用傳送帶組件（理論上）無限長地3D打印零件,。參與項目的財團包括德國航空航天公司OHB和Azimut Space,、愛爾蘭共和國阿斯隆技術(shù)學院以及葡萄牙3D打印機提供商BEEVERYCREATIVE。

△新的Project IMPERIAL 3D打印機用于生產(chǎn)1.5m長的聚合物棒。通過ESA拍攝,。

太空工業(yè)級FFF 3D打印

太空工業(yè)級打印機必須遵守許多嚴格的技術(shù)要求：

• 能夠打印諸如PEEK高性能工程聚合物材料
• 能夠在微重力條件下打印,，同時保持類似地球的零件質(zhì)量
• 能夠在一個方向上打印無限長的大型零件
• 系統(tǒng)功耗受到嚴格限制
• 加工成型的零件無需后處理即可直接使用
  

除此之外,，為了確保機器能夠成功集成到ISS中，在設(shè)計3D打印機時還要考慮原材料的可用性,。零件生產(chǎn)后殘留廢料應減至最少,，并在可能的情況下重復使用。

△IMPERIAL FFF打印機,，可無限打印

這款在ESA的高級制造車間展示的1.5m長的硬質(zhì)聚合物棒是使用比實際尺寸小得多的3D打印機制作的,。打印機能夠在單個方向上打印無限制尺寸的零件。同時它也是3D打印技術(shù)的地面演示版本,，最終打算在國際空間站上使用,。ESA高級制造工程師Advenit Makaya認為，為航天器結(jié)構(gòu)零件開發(fā)大型離地制造解決方案是增強未來太空任務可持續(xù)性和穩(wěn)健性至關(guān)重要的一步,。

△國際空間站,。圖片來自NASA,。

什么是IMPERIAL項目？

這個名為IMPERIAL的項目旨在開發(fā)克服當前3D打印機構(gòu)造限制的地外制造方法,，使機器構(gòu)造和維護變得容易,，增加未來太空飛行任務的自給自足性。

△在進行IMPERIAL計劃之前，ESA聯(lián)盟在MELT計劃下開發(fā)了具有微重力功能的3D打印系統(tǒng),。圖片來自BEEVERYCREATIVE,。

ESA材料專家Ugo Lafont說：“通過這項活動，我們克服了3D打印的主要限制之一——構(gòu)造體積,。同時使用了能夠處理高性能熱塑性塑料的小型3D打印機,。” “這是一項偉大的成就,，它將擴展這種按需制造過程的應用領(lǐng)域,。”O(jiān)HB項目經(jīng)理Antonella Sgambati也稱,，采用高性能聚合物的FFF不受重力環(huán)境影響,，為新的挑戰(zhàn)鋪平了道路。在項目中,，BEEVERYCREATIVE的原型機開發(fā)和測試取得了在單一方向無限打印這一獨特的成就,，使地球以外的制造工藝變成了一種可能。

中國的無限尺寸3D打印機
深圳創(chuàng)想三維2020年11月在Kickstarter上發(fā)起眾籌，一款名為3DPrintMill的無限Z軸 FDM 3D打印機,。作為一款無限Z軸的打印機,，3DPrint Mill的獨特之處不僅在于其傳送帶式的打印床，還在于打印頭圍繞的傾斜龍門,。這是一種非常特殊的設(shè)計,，它為3D打印機引入了幾個理想的特性：連續(xù)打印，以及能夠打印無支撐的懸垂結(jié)構(gòu),。



3DPrintMill的核心是CoreXY（或其變體）,，與傳統(tǒng)的打印機相比，關(guān)鍵的區(qū)別在于XY龍門和運動系統(tǒng)是傾斜的,。而不是一個平面的固定區(qū)域的床鋪，它在Z軸上垂直于打印頭移動,，你有一個滾動的Z軸,。由于打印平臺循環(huán)的運動，只要已經(jīng)打印的東西可以從傳送帶上拆掉,，理論上機器可以在這個滾動的Z軸上無休止地打印,。

參考閱讀：

1. 3D printing, as long as you like
2. 3D printing without length limit
3. ESA CONSORTIUM DEVELOPS HIGH-TEMPERATURE FFF 3D PRINTERFOR THE ISS
4. Project IMPERIAL
5.創(chuàng)想三維無限Z軸、碳纖維傳送帶3D打印機即將登錄Kickstarter眾籌