中科院太空制造技术团队介绍太空立体光刻3D打印的意义

3D打印快讯
2020
06/11
09:17
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来源:科普前沿

中国科学院空间应用工程与技术中心的太空制造技术重点实验室团队在王功研究员带领下,成功实现立体光刻3D打印技术对金属/陶瓷复合材料进行微米级精度太空制造的零的突破。关于此次实验的重要意义及研究过程中的难点,俄罗斯卫星通讯社专访了中国科学院空间应用工程与技术中心王功研究员。

王功在采访中说:“这次试验突破以往太空制造中以丝材为主的材料体系,验证了新型太空制造材料及新的技术手段,大幅提高了在轨制造精度。空间立体光刻工艺相比于目前太空制造所普遍采用的熔融沉积工艺,最大的优势在于直接成形精度更高,并且可将材料由高分子材料扩展至陶瓷、金属、生物材料、月壤等纳米/亚微米粉末材料。”

此前,国际同行普遍认为该工艺在微重力环境下不太可能被使用,因为其主要原材料是液体,而液体在微重力环境中非常容易自由飘散。王功介绍称,此实验的难点就在于,需要攻克液体在失重环境下难以精确控制的问题。

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REUTERS / THOMAS PETER

他说:“在关键技术攻关过程中,团队创新采用一种具有剪切变稀特性的软物质材料,针对在轨环境特点,调整其流变性能,实现了在失重环境中陶瓷/金属软物质材料的微米级精密在轨制造。”

据介绍,王功团队的目标是在太空中建立工厂,以服务空间站建设运营。但目前仍有几大难点需要攻克,他说:

“在微重力环境下,一方面,航天员保持自身姿态和动作稳定是很困难的;另一方面,难以对材料进行精确控制。而太空中有限的空间和资源对制造设备和工艺提出的挑战是要做到:易操作、低功耗、小型化。另外由于航天员工作生活都在太空中相对狭小的密闭空间,整个制造过程不能产生任何有毒有害物质。”

太空制造的根本目的是提升人类在地外的活动和生存能力。太空制造未来发展可分为“小型零部件制造”“大型空间装置制造及在轨组装”“探测月球、火星等地外深空环境中更综合的制造活动”三个阶段。

王功指出,现在还处于第一阶段,大概只解锁了这个阶段10%的工作,还有大量的工作需要去做。

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