太空3D打印有什么大不同？专业说法来了！

这几天，有关“胖五（长征五号B运载火箭）”及其成功搭载升空的我国新一代载人飞船试验船的消息刷爆了朋友圈！

5月5日，首飞成功；5月7日消息，在试验船中完成我国首次太空3D打印；5月8日，成功回收试验船返回舱。

这一个个振奋人心的消息，充分体现了我国在航天科技领域的不断探索和进步。单就我们业界所熟悉的3D打印来说，其首次成功太空实验在社会上引起了广泛关注和极大兴趣。

为此，小编特别联系了中国机床工具工业协会特种加工机床分会，希望能邀请专业人士针对首次太空3D打印进行一些点评。分会辗转联系到了我国3D打印行业专家，西安交通大学机械工程学院的田小永教授。田教授在增材制造和超材料设计与制造方面进行了多年研究，针对意义重大的太空3D打印有一些专业描述。

这是我国首次太空3D打印实验，也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。

随着航天技术的发展，探索深空、建设地外星体基地乃至移民等逐渐提上研究日程，涉及实现长期在轨居留的物资和生命保障、空间应用设施（卫星）的建造、太阳系内星球探索基地建设和运行，很大程度依赖于如何实现高效、可靠、低成本的“空间制造”，从而克服现有火箭运载方式在载重、体积、成本上对空间探索活动的限制，以获得深空探索所需的运载平台、工具与装备。

空间制造能力对太空探索具有重要意义，空间3D打印是实现空间制造的一项关键技术。随着新一代载人飞船试验船的成功发射升空，我国载人航天与空间站建设、月球探测等计划又前进一步，因而具备“空间制造”能力至关重要。实现大尺寸功能构件的空间制造、月球资源利用与原位制造，对我国空间探索具有十分重要的推动作用与战略意义。

空间制造可直接利用太阳能、原材料等空间资源，实现自我维持；同时，空间微重力环境使得原位制造、组装超大尺寸构件成为可能。3D打印技术是一种采用逐层堆积直接进行零件成形的数字化增材制造工艺，能够进行快速需求响应，具有单件小批量定制化快速制造的优势，较适合空间制造需求。

根据空间探索对增材制造技术的不同需求，空间增材制造技术的应用环境可以划分为空间舱内环境、在轨原位环境、星球基地环境等三种环境约束条件。空间3D打印技术面临着空间极端温差环境、能源利用、材料来源与性能等技术挑战。

据相关资料介绍，3D打印技术在太空的操作环境与地球大不相同，技术难度也不一。在地球上，依靠重力，3D打印机挤出的加热塑料、金属或其他材料能自然地沉积，一层一层打印出三维物体。而在太空零重力条件下，需要使用以给定速率旋转的离心机来确保材料沉积到位，或者修改3D打印的过程来使设备平稳运行。

这次进行的舱内复合材料空间3D打印，采用连续纤维增强复合材料3D打印工艺方法，系统自主完成了连续纤维增强复合材料的样件打印，实现了高性能材料功能零件的空间快速制造实验，这对研究有效载荷发射过程、空间环境等对装备稳定性、3D打印过程、制件微观结构与力学性能的影响规律，为空间3D打印工艺装备的优化提供了基础实验数据。

（供稿：特种加工机床分会 责编：张芳丽）