AddUp和空客向歐洲航天局交付首臺(tái)在太空運(yùn)行的金屬3D打印機(jī)

2024年2月1日,，南極熊獲悉,，金屬快速成型制造公司AddUp和空客防務(wù)與航天公司已向歐洲航天局（ESA）交付首臺(tái)金屬3D打印機(jī),。這款金屬3D打印機(jī)由空客防務(wù)與航天公司領(lǐng)導(dǎo)的工業(yè)團(tuán)隊(duì)，根據(jù)歐洲航天局的合同開(kāi)發(fā),，并由空客防務(wù)與航天公司共同資助,。

△空客為歐洲航天局開(kāi)發(fā)的第一臺(tái)太空金屬3D打印機(jī)，很快將在國(guó)際空間站(ISS)的哥倫布艙上進(jìn)行測(cè)試

該金屬3D打印機(jī)的目標(biāo)是評(píng)估增材技術(shù)的功能和性能,，同時(shí)在持續(xù)微重力條件下進(jìn)行3D金屬沉積,。在2024年1月30日星期二，NASA NG-20商業(yè)補(bǔ)給任務(wù)已成功將金屬3D打印機(jī)運(yùn)送至國(guó)際空間站（ISS）,。預(yù)計(jì)進(jìn)一步的打印測(cè)試工作將于二月底或三月初展開(kāi),。

太空中直接制造備件的能力，無(wú)需地球運(yùn)輸,，標(biāo)志著推動(dòng)下一代太空探索的新階段,。這一創(chuàng)新將不僅帶來(lái)數(shù)百萬(wàn)美元的成本節(jié)省，同時(shí)通過(guò)使自主操作成為載人航天的可行選擇,，為未來(lái)太空探索鋪平道路,。

△金屬3D打印機(jī)在發(fā)射到空間站之前打印的樣品

在太空打印金屬的挑戰(zhàn)

盡管在地球上已經(jīng)成功掌握了3D打印技術(shù)，但在太空中進(jìn)行金屬打印仍然面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn),�,？罩锌蛙�(chē)公司金屬3D維打印機(jī)系統(tǒng)工程師Sébastien Girault解釋說(shuō)：“該技術(shù)演示器所面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)是尺寸問(wèn)題。在地球上,，目前的金屬3D打印機(jī)至少需要安裝在十平方米的實(shí)驗(yàn)室中,。”

為了制造國(guó)際空間站的原型機(jī),，我們不得不將打印機(jī)縮小到洗衣機(jī)的大小,。這種小型化的關(guān)鍵在于能夠?qū)⒋蛴�機(jī)安裝在國(guó)際空間站哥倫布實(shí)驗(yàn)室的機(jī)架內(nèi),。Girault補(bǔ)充說(shuō)：“在這種尺寸下，我們能夠成功打印出高度為9厘米,、寬度為5厘米的精密部件,。”

第二個(gè)挑戰(zhàn)是確保國(guó)際空間站免受激光及其產(chǎn)生的熱量影響,，以維護(hù)良好的打印環(huán)境,。打印機(jī)被置于一個(gè)密封的金屬盒中，類(lèi)似于一個(gè)保險(xiǎn)箱,。與此工藝兼容的金屬合金的熔點(diǎn)可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)1200°C,，而塑料的熔點(diǎn)約為200°C，這要求實(shí)施嚴(yán)格的熱控制,。

Girault說(shuō)：“重力管理也是關(guān)鍵,，這是我們選擇有線(xiàn)打印技術(shù)的原因。與基于粉末的系統(tǒng)不同,，金屬絲不受重力影響,，而后者必須始終受到地心引力的影響。無(wú)論是塑料還是金屬,，產(chǎn)生的煙霧都必須通過(guò)過(guò)濾器處理并在機(jī)器內(nèi)部捕獲,，以防止污染國(guó)際空間站內(nèi)的空氣�,！�

△國(guó)際空間站上第一臺(tái)金屬3D打印工作流程示意

金屬3D打印項(xiàng)目

該項(xiàng)目始于2016年,，當(dāng)時(shí)歐洲航天局授予了空中客車(chē)防務(wù)與航天公司合同。該項(xiàng)目的關(guān)鍵目標(biāo)是在微重力環(huán)境下,，在國(guó)際空間站上安全運(yùn)行的首臺(tái)金屬3D打印機(jī),。AddUp，作為金屬3D打印領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者之一,，在過(guò)去十多年一直為空中客車(chē)集團(tuán)提供支持,，不僅提供飛行部件，還支持各種創(chuàng)新項(xiàng)目,。

AddUp技術(shù)總監(jiān)Sébastien Devroe在評(píng)價(jià)AddUp團(tuán)隊(duì)為該項(xiàng)目帶來(lái)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)時(shí)表示：“金屬3D打印機(jī)的開(kāi)發(fā)依賴(lài)于AddUp工程師和研究人員獨(dú)特的多學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí),。我們的員工擁有各種增材制造工藝、機(jī)器設(shè)計(jì),、編程和操作優(yōu)化的專(zhuān)業(yè)知識(shí),。我們的團(tuán)隊(duì)支持了第一臺(tái)太空金屬3D打印機(jī)的開(kāi)發(fā)，該打印機(jī)很快將進(jìn)入軌道,。金屬3D打印機(jī)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以滿(mǎn)足國(guó)際空間站的條件和環(huán)境,�,！�

空客航天系統(tǒng)工程主管Elodie Viau解釋道：“AddUp被選用于這個(gè)項(xiàng)目是基于悠久的歷史以及植根于探索和創(chuàng)新的合作伙伴關(guān)系,。我們相信，憑借AddUp團(tuán)隊(duì)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),，再加上空客的技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng),，我們將成功提供高質(zhì)量、高效的金屬3D打印機(jī),，以支持太空探索”

實(shí)際上,，國(guó)際空間站上已經(jīng)安裝了多臺(tái)塑料3D打印機(jī)，首臺(tái)設(shè)備于2014年投入使用,。宇航員們利用這些設(shè)備進(jìn)行塑料部件的更換或修復(fù),，因?yàn)樘�空生活中常面臨設(shè)備供應(yīng)不足的問(wèn)題，有時(shí)需要等待數(shù)月才能獲得所需物品,。然而,，并非所有組件都適合用塑料材料制造。

因此,，金屬3D打印技術(shù)在太空中的應(yīng)用,，對(duì)于國(guó)際空間站的維護(hù)和未來(lái)深空探索具有重要意義。Girault強(qiáng)調(diào)了這一技術(shù)在太空環(huán)境下所需的定制化和緊湊性,，以滿(mǎn)足極端條件下的工程需求,。