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鋼鐵材料實(shí)現(xiàn)“太空造” 國(guó)際空間站打印出首個(gè)3D打印鋼鐵組件


中國(guó)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)   時(shí)間:2024-10-04





  9月20日,世界鋼協(xié)官方發(fā)布的《3D金屬打印技術(shù)應(yīng)用到國(guó)際空間站》文章指出,近期歐洲航天局哥倫布實(shí)驗(yàn)艙的一臺(tái)3D金屬打印機(jī)在國(guó)際空間站打印出首個(gè)鋼鐵組件,推動(dòng)鋼鐵材料進(jìn)入“太空時(shí)代”。作為世界首創(chuàng),這臺(tái)打印機(jī)使用液態(tài)不銹鋼打印出一小條S形曲線,證明了3D鋼鐵增材制造(一種每次建造一層物體的工藝)可以在太空中實(shí)現(xiàn)。


  “這條S形曲線是‘測(cè)試線條’,標(biāo)志著3D金屬打印機(jī)調(diào)試成功。不久后,我們將嘗試打印出完整的鋼鐵零件?!睔W洲航天局技術(shù)官羅布·波斯特馬(Rob Postema)介紹,這臺(tái)3D金屬打印機(jī)只有一臺(tái)常規(guī)微波爐的大小,由空客國(guó)防航天公司、AddUp公司(法國(guó)工業(yè)增材制造商)、克蘭菲爾德大學(xué)等共同開(kāi)發(fā),歐洲航天局提供項(xiàng)目資助,在今年1月份剛剛運(yùn)抵國(guó)際空間站。


  文章介紹,打印機(jī)到達(dá)國(guó)際空間站后,安裝是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。歐洲航天局丹麥籍宇航員安德烈亞斯·莫根森(Andreas Mogensen)負(fù)責(zé)將打印機(jī)固定在哥倫布艙,并確保密封,以保障航天設(shè)備和宇航員的安全??紤]到高功率激光器的安全性,航天員必須嚴(yán)格控制打印機(jī)內(nèi)部環(huán)境,以防有害氣體或顆粒泄漏到國(guó)際空間站。其還需要降低內(nèi)部空氣中的氧氣含量,以減小金屬打印過(guò)程中高溫引發(fā)的燃燒風(fēng)險(xiǎn)。3D打印過(guò)程從不銹鋼絲的沉積開(kāi)始,與傳統(tǒng)的塑料絲打印不同,這些不銹鋼絲通過(guò)高功率激光熔化,激光溫度高達(dá)1200攝氏度,激光將金屬絲熔化后逐層沉積到移動(dòng)板上,逐步構(gòu)建出零件。值得注意的是,打印機(jī)的實(shí)際操作員位于法國(guó)的CADMOS用戶支持中心,位于國(guó)際空間站的航天員只需要操作排氣閥等,便可以開(kāi)始打印。


  羅布·波斯特馬介紹,雖然基于聚合物的3D金屬打印機(jī)在國(guó)際空間站打印其他物體已經(jīng)有一段時(shí)間了,航天人員積累了一定的經(jīng)驗(yàn),但是金屬制品打印難度更大一些。為測(cè)試打印機(jī)在太空工作中的各種可能性,航天員先要打印一些預(yù)定形狀的金屬,然后再將這些金屬送回地球,以便科學(xué)家比較其與在正常重力條件下在地球上打印的相同形狀金屬的質(zhì)量和性能??茖W(xué)家們將通過(guò)對(duì)比相關(guān)數(shù)據(jù),了解微重力對(duì)打印過(guò)程和金屬的影響。這將幫助改進(jìn)未來(lái)的3D打印技術(shù),提高“太空制造”的可靠性。


  相關(guān)學(xué)者表示,傳統(tǒng)的太空探索部件生產(chǎn)依賴于地球上的制造和運(yùn)輸,成本高昂且運(yùn)輸復(fù)雜。通過(guò)在國(guó)際空間站進(jìn)行3D金屬打印,宇航員能夠在軌道上直接制造工具和部件,縮短了運(yùn)輸時(shí)間、降低了運(yùn)輸成本,對(duì)于執(zhí)行長(zhǎng)期任務(wù)具有重要意義。截至7月中旬,位于國(guó)際空間站的這一團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功打印了55層結(jié)構(gòu),完成了第一個(gè)完整樣品的一半。通過(guò)優(yōu)化打印過(guò)程,其計(jì)劃將打印時(shí)間從每天3.5小時(shí)延長(zhǎng)至每天4.5小時(shí),進(jìn)一步提高效率。(記者楊悅)


  轉(zhuǎn)自:中國(guó)冶金報(bào)

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