在月球探索，太空旅游，航天器制造和軌道基礎(chǔ)設(shè)施的推動(dòng)下，世界各地的航天機(jī)構(gòu)和私人公司已經(jīng)制定了雄心勃勃的未來航天計(jì)劃。人們對(duì)太空探索的興趣日益濃厚，為科學(xué)技術(shù)研究提供了新的機(jī)遇，以應(yīng)對(duì)人類即將在軌道上面臨的一些挑戰(zhàn)。

隨著顛覆性技術(shù)（如增材制造）被證明對(duì)大量太空應(yīng)用至關(guān)重要，美國國家航空航天局（NASA）最近宣布將支持27項(xiàng)3D打印技術(shù)提案，這是其小型企業(yè)創(chuàng)新研究（SBIR）的一部分和小型企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)讓（STTR）計(jì)劃。選定的項(xiàng)目是該計(jì)劃第一階段資金的409個(gè)技術(shù)提案中的一部分，該提案將為44個(gè)州和華盛頓特區(qū)的312個(gè)小型企業(yè)提供5100萬美元的資金。

為了將人類的存在擴(kuò)展到地球軌道之外，美國宇航局正在尋求小型企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，以確保長期，創(chuàng)新和可持續(xù)的技術(shù)，這些技術(shù)具有成功過渡到其主要任務(wù)計(jì)劃和其他商業(yè)市場的巨大潛力。自1970年代以來，小型企業(yè)在美國創(chuàng)造了大約55％的就業(yè)機(jī)會(huì)，并與NASA合作了數(shù)十年，以刺激技術(shù)創(chuàng)新，從而為太空研究和殖民化創(chuàng)造開創(chuàng)性的發(fā)展。在過去的兩年中，美國宇航局鼓勵(lì)非常規(guī)和原始項(xiàng)目，以在四年內(nèi)幫助宇航員在月球上登陸并在其上建立可持續(xù)的存在，這是該機(jī)構(gòu)更大的月球至火星探索方案阿耳特彌斯計(jì)劃計(jì)劃的一部分。

“美國航空航天局依靠美國的小企業(yè)來開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，這有助于我們完成各種各樣的任務(wù)，”美國國家航空航天局位于華盛頓的太空技術(shù)任務(wù)局副局長吉姆·路透（Jim Reuter）說。 “無論我們是將阿耳特彌斯的宇航員降落在月球上，還是將火星車送去火星，還是開發(fā)下一代飛機(jī)，我們的小型商業(yè)伙伴都將發(fā)揮重要作用。”

根據(jù)Suomi NPP衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)，美國航空航天局在夜間的美國航空航天局圖像

（來源：NASA Earth Observatory / Robert Simmon）

今年，許多選定的公司將使用3D打印技術(shù)作為其項(xiàng)目的基礎(chǔ)，從增材制造的航天器熱保護(hù)系統(tǒng)到為國際空間站（ISS）創(chuàng)建AM設(shè)備。選定的提案展示了旨在使人類太空探索以及科學(xué)，技術(shù)和航空學(xué)受益的技術(shù)。許多創(chuàng)新還在地球上，醫(yī)療保健領(lǐng)域，汽車工業(yè)，制造等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。以下是為今年的SBIR和STTR第一階段計(jì)劃選擇的AM項(xiàng)目的一些示例：

目前，國際空間站上唯一可操作的印刷設(shè)施是用于塑料，例如ABS和PLA。但是，位于路易斯安那州的初創(chuàng)公司Vistacent提議開發(fā)一種用于太空制造的獨(dú)一無二的多材料增材制造設(shè)施，該設(shè)施使用工程塑料，復(fù)雜的高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和燒結(jié)金屬零件。該設(shè)施將基于融合沉積建模（FDM）技術(shù)，允許國際空間站上的機(jī)組人員以及其他潛在客戶（例如NASA承包商SpaceX，波音和洛克希德）按軌道制造按需零件。

另一個(gè)雄心勃勃的提議來自3D火箭制造商Relativity Space。該初創(chuàng)公司概述了一種在大型3D打印應(yīng)用程序中創(chuàng)建實(shí)時(shí)自動(dòng)缺陷檢測(cè)和標(biāo)記的方法。這家初創(chuàng)公司通過其名為“相對(duì)論空間：未來3D打印”的建議，提出3D技術(shù)（如自動(dòng)缺陷檢測(cè)）是行星外3D打印的關(guān)鍵，這符合NASA的探索目標(biāo)。反過來，這將帶來諸如現(xiàn)場制造，按需按需制造原料，無法從地球發(fā)射的制造對(duì)象以及以新穎的方式設(shè)計(jì)任務(wù)以降低成本的能力等優(yōu)點(diǎn)。

來自特拉華大學(xué)和德克薩斯州KAI公司的專家團(tuán)隊(duì)將使用一種最新開發(fā)的增材制造技術(shù)，稱為局部平面內(nèi)熱輔助（LITA）3D打印技術(shù)來制造使用連續(xù)碳纖維增強(qiáng)高溫的熱保護(hù)系統(tǒng)熱固性復(fù)合材料。該應(yīng)用程序?qū)镹ASA的“獵戶座”和無人再入飛船，系外著陸器的火箭噴嘴以及太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）提供服務(wù)。

創(chuàng)新型冷噴涂系統(tǒng)的領(lǐng)先開發(fā)商VRC Metal Systems與南達(dá)科他州礦業(yè)大學(xué)的研究人員一起，通過將高壓冷噴涂發(fā)展為GRCop-42（NASA研發(fā)的一種材料）的增材制造方法來推進(jìn)太空推進(jìn)格倫研究中心對(duì)分段燃燒火箭發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)（如航天飛機(jī)主機(jī)）顯示出了可觀的前景。該技術(shù)非常適合用于航空航天飛機(jī)的熱結(jié)構(gòu)技術(shù)，并且在航空航天制造業(yè)以及3D金屬印刷中具有其他潛在用途。

太空制造工作是NASA和其他商業(yè)太空公司的頭等大事，這就是為什么阿拉巴馬州的IERUS Technologies提議研究一種新型的金屬增材制造工藝，稱為加成摩擦攪拌沉積（AFS-D）的用途，在外部空間環(huán)境中制造和維修大型結(jié)構(gòu)。商業(yè)上稱為MELD的AFS-D工藝可在開放的大氣條件下產(chǎn)生完全致密的近凈形結(jié)構(gòu)，而無需進(jìn)行二次后處理。根據(jù)IERUS的提議，該技術(shù)具有強(qiáng)大的功能，包括釋放市場上幾乎所有金屬，無需支撐材料即可構(gòu)建復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)以及在軌回收功能，因此是釋放太空制造潛力的理想之選。

專注于創(chuàng)建先進(jìn)的激光3D制造系統(tǒng)，PolarOnyx展示了前所未有的精密激光3D制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)依靠增材制造，減法制造和無熱焊接來制造亞微米級(jí)精密望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)。在第一階段結(jié)束時(shí)，PolarOnyx預(yù)計(jì)將進(jìn)行概念驗(yàn)證演示，而在第二階段中，預(yù)計(jì)將滿足NASA的大型望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)要求的原型。這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)在衛(wèi)星制造，航天器，醫(yī)療設(shè)備和生物醫(yī)學(xué)儀器中還有其他潛在用途。

對(duì)于第一階段的每個(gè)選擇，公司將獲得高達(dá)$ 125,000的獎(jiǎng)勵(lì)。 SBIR獎(jiǎng)勵(lì)僅授予小型企業(yè)，而STTR獎(jiǎng)勵(lì)僅授予與非營利研究機(jī)構(gòu)合作的小型企業(yè)。一旦第一階段的SBIR和STTR合同完成，分別在六個(gè)月和13個(gè)月后，NASA計(jì)劃選擇和授予價(jià)值幾百萬美元的第二階段連續(xù)合同，以授予之前具有第二階段合同的一些公司。據(jù)該機(jī)構(gòu)稱，這些即將頒發(fā)的獎(jiǎng)項(xiàng)將進(jìn)一步完善與月球可持續(xù)勘探，阿耳emi彌斯計(jì)劃以及美國更廣泛的月球至火星目標(biāo)有關(guān)的一系列技術(shù)。

NASA的Artemis計(jì)劃是該機(jī)構(gòu)更廣泛的月球至火星探索方法的一部分，該計(jì)劃旨在探索更多的月球并為下一次巨大飛躍做準(zhǔn)備-人類對(duì)火星的探索。

NASA SBIR和STTR計(jì)劃執(zhí)行官Jenn Gustetic表示：“第一階段獎(jiǎng)項(xiàng)只是幫助這些小型企業(yè)將其技術(shù)和思想推向市場的第一步。我們知道這些公司不僅需要資金，還需要業(yè)務(wù)指導(dǎo)和行業(yè)專業(yè)知識(shí)來幫助他們開發(fā)更好的產(chǎn)品并發(fā)展。我們的計(jì)劃旨在幫助他們每個(gè)人實(shí)現(xiàn)商業(yè)化?！盨BIR和STTR計(jì)劃是美國宇航局太空技術(shù)任務(wù)局的一部分，并由美國國家航空航天局（NASA）位于加利福尼亞州硅谷的艾姆斯研究中心（Ames Research Center）管理，它鼓勵(lì)小型企業(yè)發(fā)展創(chuàng)新想法，以滿足聯(lián)邦政府的特定研發(fā)需求，并提供商業(yè)化的潛力。

許多參加NASA獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃的小公司都來自增材制造背景，并且了解這項(xiàng)技術(shù)對(duì)擴(kuò)展太空領(lǐng)域的重要性。在太空應(yīng)用中使用增材制造對(duì)于降低成本和快速生產(chǎn)高度可定制的組件至關(guān)重要，因此使其成為接管低地球軌道（LEO）以及以后的競爭性商業(yè)運(yùn)營的理想之選。隨著人類航天飛行新時(shí)代的到來，全球70多個(gè)航天局和數(shù)十家新興公司正在為即將在未來十年進(jìn)行的一些最大和最令人興奮的航天任務(wù)做好準(zhǔn)備。此外，美國國家航空航天局（NASA）一直在為這一歷史時(shí)刻做準(zhǔn)備很長時(shí)間，而小型企業(yè)一直是該機(jī)構(gòu)對(duì)太空成功未來的愿景的一部分。

來源：中國3D打印網(wǎng)