ADDUP的金屬3D打印機，2023年將在國際空間站進行微重力測試

2022年3月25日,，南極熊獲悉,，法國工業(yè)3D打印機制造商AddUp宣布，它一直在開發(fā)一個可用于外太空打印的3D設備,，2023年計劃將在國際空間站(ISS)上進行測試,。作為歐洲航天局(ESA)的“Metal3D”項目的一部分，它是專門用于在太空中3D打印金屬部件項目,，AddUp設計了機器的內部結構和運行系統(tǒng),。與常規(guī)的基于粉末床的系統(tǒng)不同，該3D打印設備可以固定框架上的線材原料,，防止耗材漂浮,，并允許該裝置在微重力條件下運行。

△宇航員使用Metal3D的創(chuàng)意渲染圖,。圖片來自 AddUp

AddUp的地面3D打印設備
在過去六年中,，AddU市場重心一直圍繞著兩種行業(yè)領先的金屬3D打印技術：粉末床融合 (PBF) 和定向能量沉積 (DED)。就前者而言,，該公司去年剛剛推出其旗艦FormUp 350系統(tǒng),，這是一款專為安全、生產(chǎn)力和質量等工業(yè)需求而設計的機器,。

AddUp在俄亥俄州立大學安裝了FormUp 350,，從那時起，學生和教職員工可以研究優(yōu)化其3D打印制造方法,。該公司最近還發(fā)布了三個新的過程監(jiān)控軟件套件,，以增強機器的功能。該套件由 AddUp Dashboards,、Recoat Monitoring 和 Meltpool Monitoring 組成,，旨在提高用戶對3D打印原型制作和最終用途零件質量的信心。

對于他們的DED技術而言,，2018年6月,，AddUp收購了BeAM Machines并繼承了他們大部分專利技術。仍然出售BeAM品牌,，該公司的Modulo 250和Modulo 400 3D打印機功能略有不同的技術,，前者是面向研發(fā)應用的，而后者則是它的“pro本版”是一款工業(yè)級的打印機,。

AddUp擁有巨大的野心,，雖然他們在法國斯特拉斯堡和普羅旺斯沙龍(Salon de Provence)的基地安裝了近40臺DED和PBF機器。并且早些年該公司已經(jīng)開發(fā)了很多航空航天熱交換器等部件，但ESA真正的目標是制造一臺可在太空應用的3D打印機,。

△CDME的工程師正在使用AddUp FormUp 3D打印機,。照片來自AddUp

試用微重力金屬3D打印機
ESA目標是創(chuàng)建世界上第一個能夠在航天使用的金屬3D打印系統(tǒng)，Metal3D項目將與多方伙伴合作,，以測試微重力條件下所生產(chǎn)的零件各項性能,。

為了實現(xiàn)這一目標，歐空局已委托他們建造兩臺完全相同的樣機,，一臺在圖盧茲與空客公司一起建造和測試,，另一臺發(fā)射到國際空間站的哥倫布艙。目前該系統(tǒng)還在開發(fā)中,，兩臺原型機都有共同的目標,，即地球內和微重力條件下均可運行。

克蘭菲爾德大學的一個團隊也是重要合作伙伴之一,，該團隊負責監(jiān)督該單元的能源和材料輸送系統(tǒng),，以及設備外殼設計和Highftech流體管理。

AddUp不僅開發(fā)了該單元的一些內部結構,，還開發(fā)了它的可編程邏輯控制器 (PLC),，以及允許它進行通信的接口。根據(jù)AddUp研發(fā)工程師Alexandre Piaget的說法,，該公司還在Metal3D項目中發(fā)揮了關鍵作用,，“為今天的機器奠定了基礎”。

△工作人員在國際空間站內工作,。照片來自 NatGeo/ISS

“AddUp在實現(xiàn)這一使命方面發(fā)揮了重要作用”Piaget 說到,，“在機器的最終版本中，AddUp將負責機器的移動軸,、結構件和軟件,。”

該機器它能夠克服常規(guī)3D打印機在太空中難以使用的問題,，即從構建區(qū)域漂浮的細粉末所帶來的風險,。該系統(tǒng)使用線材激光組合(W-DED)工藝來實現(xiàn)，該工藝將合金固定到位,，然后在沿3個線性軸和1個旋轉軸移動激光熔合在一起,。

同時這臺3D打印機可以在氮氣氛下運行，作為限制材料氧化和降低燃燒風險的一種手段,。此外,，鑒于國際空間站上的氮氣供應不足，該系統(tǒng)配備了過濾和冷卻功能,，以限制消耗和回收盡可能多的氣體,。

盡管該機器預計要到2023年2月才會被送入太空,，但AddUp透露，它已經(jīng)與空客車一起開發(fā)了一款受Metal3D啟發(fā)的機器,，這將“讓這項技術的發(fā)展可持續(xù)下去”,。

△在其Metal3D項目之前，ESA 在“Project MELT”下開發(fā)了一款可在微重力下工作的3D打印機,。照片來自 BEEVERYCREATIVE

微重力下的3D打印競賽
近年來,，國際空間站已成為3D打印研究的溫床，商業(yè)和學術研究人員都試圖在微重力條件下測試新興技術,。作為“MELT 項目”的一部分，ESA 與另一個合作伙伴合作,，此前也開發(fā)了一種聚合物微重力3D打印機,，該打印機也是為航天應用而設計。

在其他地方,，愛荷華州立大學研究人員最近進行的一項實驗中,，一種新型零重力3D打印機已在一架改裝飛機上進行了測試。通過不斷地以45度角上下飛行,，該團隊能夠在微重力下進行短暫的打印,。