AddUp和空客向歐洲航天局交付首臺在太空運行的金屬3D打印機

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）交付首臺金屬3D打印機,。這款金屬3D打印機由空客防務(wù)與航天公司領(lǐng)導(dǎo)的工業(yè)團隊,，根據(jù)歐洲航天局的合同開發(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發(fā)的第一臺太空金屬3D打印機,，很快將在國際空間站(ISS)的哥倫布艙上進行測試

該金屬3D打印機的目標是評估增材技術(shù)的功能和性能，同時在持續(xù)微重力條件下進行3D金屬沉積,。在2024年1月30日星期二,，NASA NG-20商業(yè)補給任務(wù)已成功將金屬3D打印機運送至國際空間站（ISS）。預(yù)計進一步的打印測試工作將于二月底或三月初展開,。

太空中直接制造備件的能力,，無需地球運輸，標志著推動下一代太空探索的新階段,。這一創(chuàng)新將不僅帶來數(shù)百萬美元的成本節(jié)省,，同時通過使自主操作成為載人航天的可行選擇，為未來太空探索鋪平道路,。

△金屬3D打印機在發(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),，但在太空中進行金屬打印仍然面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)�,？罩锌蛙嚬�司金��3D維打印機系統(tǒng)工程師Sébastien Girault解釋說：“該技術(shù)演示器所面臨的第一個挑戰(zhàn)是尺寸問題,。在地球上，目前的金屬3D打印機至少需要安裝在十平方米的實驗室中,�,！�

為了制造國際空間站的原型機，我們不得不將打印機縮小到洗衣機的大小,。這種小型化的關(guān)鍵在于能夠?qū)⒋蛴�機安裝在國際空間站哥倫布實驗室的機架內(nèi),。Girault補充說：“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,�,！�

第二個挑戰(zhàn)是確保國際空間站免受激光及其產(chǎn)生的熱量影響，以維護良好的打印環(huán)境,。打印機被置于一個密封的金屬盒中,，類似于一個保險箱。與此工藝兼容的金屬合金的熔點可能遠遠超過1200°C,，而塑料的熔點約為200°C,，這要求實施嚴格的熱控制。

Girault說：“重力管理也是關(guān)鍵,，這是我們選擇有線打印技術(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,。無論是塑料還是金屬，產(chǎn)生的煙霧都必須通過過濾器處理并在機器內(nèi)部捕獲,，以防止污染國際空間站內(nèi)的空氣,。”

△國際空間站上第一臺金屬3D打印工作流程示意

金屬3D打印項目

該項目始于2016年,，當時歐洲航天局授予了空中客車防務(wù)與航天公司合同,。該項目的關(guān)鍵目標是在微重力環(huán)境下，在國際空間站上安全運行的首臺金屬3D打印機,。AddUp,，作為金屬3D打印領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者之一，在過去十多年一直為空中客車集團提供支持,，不僅提供飛行部件,，還支持各種創(chuàng)新項目。

AddUp技術(shù)總監(jiān)Sébastien Devroe在評價AddUp團隊為該項目帶來的專業(yè)知識時表示：“金屬3D打印機的開發(fā)依賴于AddUp工程師和研究人員獨特的多學(xué)科專業(yè)知識,。我們的員工擁有各種增材制造工藝,、機器設(shè)計、編程和操作優(yōu)化的專業(yè)知識,。我們的團隊支持了第一臺太空金屬3D打印機的開發(fā),，該打印機很快將進入軌道。金屬3D打印機經(jīng)過設(shè)計和優(yōu)化,，以滿足國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被選用于這個項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團隊的知識和經(jīng)驗，再加上空客的技術(shù)專長,，我們將成功提供高質(zhì)量,、高效的金屬3D打印機，以支持太空探索”

實際上,，國際空間站上已經(jīng)安裝了多臺塑料3D打印機,，首臺設(shè)備于2014年投入使用。宇航員們利用這些設(shè)備進行塑料部件的更換或修復(fù),，因為太空生活中常面臨設(shè)備供應(yīng)不足的問題,，有時需要等待數(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,，對于國際空間站的維護和未來深空探索具有重要意義,。Girault強調(diào)了這一技術(shù)在太空環(huán)境下所需的定制化和緊湊性，以滿足極端條件下的工程需求,。