太空中的 3D 打印：下一个前沿

太空3D打印将是人类太空旅行和行星际殖民的一大助力。目前，3D打印已经使得火箭、卫星等太空设备变得更轻。而在太空中制造零件，将是3D打印的下一个目标。

长时间太空飞行的挑战

为未来的月球和火星任务发送大量备件是不切实际的。每年向空间站发送几顿的零件，并在空间站上存储几十吨的航天零件，以备不时之需。这仅仅只适用于在地球轨道上的航天器。

一旦距离变得更远，宇航员最好能够在长途航行中制作太空部件、工具和其他必需品。而3D打印是一个不错的选择。

在美国宇航局马歇尔太空飞行中心 (MSFC)，ISM 项目于 2014 年向空间站发送了第一台 3D 打印机。它使用熔融长丝制造 (FFF) 工艺，通过加热挤出机将连续的塑料线送入托盘上。零重力调查中的 3D 打印显示微重力不会影响操作，为长期太空飞行的新物流系统铺平了道路。

另一个挑战是对太空制造的零件进行在轨检查。制成的零件应能够满足其预期用途的要求。但是，最终，ISM 项目允许太空任务独立于地球。它使空间制造成为可能，并释放了最初用于存储备件的所有空间。

从头开始创建备件

3D 打印使您能够以虚拟方式存储备件并在需要时进行生产。数字库存释放了仓库空间，并使组件的生产和更换更容易。当需要特定作品时，您可以在库存中找到它并将设计发送到 3D 打印机。然后，您可以在几个小时内准备好。

数字制造技术还降低了存储成本并改善了服务。固定成本更低，证明3D打印在小批量生产中更具成本效益。

与地球上的印刷有何不同

太空中的 3D 打印与地球上的 3D 打印没有太大区别。最终目标是相同的——实时构建东西以满足用户的需求。主要区别在于，在太空中，没有重力来保持物体的位置。你将不得不依赖其他力量。也没有像气流这样的自然对流来帮助冷却。3D 打印系统中的热控制对于保持热部件的热和冷部件的冷却是必要的。

太空中是否有有效的 3D 打印？

是的。目前，太空中的3D打印机大约有微波炉那么大。但是，打印机的大小取决于可用空间量和要打印的对象。一些打印机可以制造比它们更大的结构。有些甚至可以在国际空间站外的真空空间中运行。

在太空打印的对象

太空中的 3D 打印机制造了各种各样的东西，例如可以调整物体的棘轮、用于不同实验的辐射罩以及学生设计的艺术品。目前，空间站共有三种材料。一种是丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS)，一种地球上使用的典型 3D 打印材料。另一种是高密度聚乙烯 (HDPE)，它是一种食品安全塑料，比 ABS 更柔韧。

最后，聚醚酰亚胺/聚碳酸酯 (PEI/PC)是一种航空级聚合物，可生产更坚固、更耐热的材料。这种材料可以在太空中的真空和低温环境中保持强度。

在太空中 3D 打印的第一个物体是棘轮扳手。2014 年，指挥官 Barry Wilmore 需要一台，但无法回家。于是，他打电话给“太空制造”的迈克·陈，后者在他的办公室里输入了几行代码，然后把它们传回了空间站。3D 打印很快就复制了一份。

你能在太空打印金属零件吗？

当然。3D 打印机可以在太空中制造金属零件。地球上的一些公司已经在使用它来构建所有组件。宇宙应用很快就会受到关注。

在太空制造金属零件的动力来自埃隆马斯克和杰夫贝索斯等创新者。他们打算通过推动新兴经济体为该行业提供服务来降低外星旅行的成本。Made in Space 公司旨在打造即用型铝制品以及钢和钛制品。

由于将人和材料送入太空的挑战，打印金属零件是有意义的。目前，太空中的 3D 打印机是从地面操作的。印刷订单以数字方式发货。工作人员仅在打印完成后才参与从打印床上取下部件。

太空 3D 打印的下一步是什么

我们生活在一个要么创新要么消失的时代。3D 场景比以往任何时候都更具竞争力。但是，毫无疑问，这是 3D 打印激动人心的时刻。该行业不断向自动化迈进，3D 技术正日益成为更全面的制造系统的一部分。

金属3D打印将继续走向成熟。金属 3D 打印仍然是 3D 技术中增长最快的部分之一，而我们才刚刚触及它的表面。它的真正潜力尚未完全实现。很快，我们将能够验证零件的质量控制，以确保更广泛、更快和更可靠的流程。

加强材料创新。在即将到来的未来，材料创新的步伐将毫不犹豫地加快。随着市场的成熟，制造商将继续推动原始设备制造商开发新材料，以满足前所未有的应用需求。

航天器的建造。像飞机一样，航天器需要高度专业化的部件。3D 打印将降低制造零件的成本并使创新成为可能。它还将为您提供对意外情况的高度适应性，这正是您在太阳系偏远地区所需要的。

增加航空航天印刷部件的产量。3D 打印创新与合作将继续推动行业发展。航空航天领域的更多产出将为那些在没有增材制造的情况下无法实现的问题提供解决方案。随着行业需求的增加，这些解决方案将是大批量、大规模和大型零件。

重大变革力量。到本世纪末，3D 打印将定义和改变地球和太空的栖息地和移动性。NASA 已经在使用 3D 打印机来开发和测试太空漫游车。他们将生产更复杂的几何形状，为快速复制现有零件和重新设计新解决方案铺平道路。

3D 打印为我们在太空制造的产品提供了无限的可能性。事情的进展方式令人印象深刻。它为新的物流系统铺平了道路，使长时间的太空飞行更加舒适。宇航员不再需要携带成吨的备件，因为太空制造可以释放存储空间。他们还可以在需要时从头开始创建备件。此外，它们只需几个小时即可准备就绪。

目前，太空中的 3D 打印机是从地面操作的。很快，我们预计突破性的进步将使该技术成为太阳系的主要变革力量。随着行业不断向自动化发展，制造商将能够使用不同类型的材料进行打印，从而降低成本并缩短交货时间。