歐洲航天局（ESA）下的一個財團設(shè)計并制造了一種用于國際空間站（ISS）的早期FFF 3D打印機。該原型系統(tǒng)是作為IMPERIAL項目開發(fā)的一部分，它利用傳送帶組件來（理論上）無限長度地3D打印零件。 3月初在ESA的Advanced Manufacturing研討會上展示了未命名的3D打印機的功能，該產(chǎn)品可以與所有高溫工程細絲兼容，與會者在現(xiàn)場見證了制作1.5米長的鋼筋的過程。

該項目財團包括德國航空航天公司OHB和Azimut Space，愛爾蘭共和國阿斯隆技術(shù)學(xué)院以及葡萄牙3D打印機提供商BEEVERYCREATIVE。“通過這項活動，我們克服了3D打印的主要限制之一-體積-同時使用了能夠處理高性能熱塑性塑料的緊湊型3D打印機?！?ESA的材料專家Ugo Lafont解釋說。 “這是一項偉大的成就，它將擴展這種按需制造過程的應(yīng)用領(lǐng)域。”

國際空間站。圖片來自NASA。

什么是IMPERIAL項目？

在ESA的初步MELT項目獲得成功之后，該項目在微重力條件下測試了工業(yè)FFF 3D打印的可行性，隨后推出了IMPERIAL項目。 Project IMPERIAL計劃進一步采取行動，并開發(fā)一個完整的太空制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以克服當(dāng)今3D打印機的尺寸限制。因此，該系統(tǒng)最終將用于按需制造和在國際空間站上進行維護，從而為未來的長期太空飛行提供了自給自足的空間。

ESA的高級制造工程師Advenit Makaya指出：“在人類探索的環(huán)境下（例如此處，然后在航天器的結(jié)構(gòu)零件上）開發(fā)大型零件的地球外制造解決方案，對于增強可持續(xù)性和可靠性至關(guān)重要。未來太空飛行任務(wù)的強大能力?！?/span>

在進行IMPERIAL項目之前，ESA聯(lián)合體在MELT項目下開發(fā)了具有微重力功能的3D打印系統(tǒng)。

圖片來自BEEVERYCREATIVE。

太空工業(yè)級FFF 3D打印

打印機本身必須遵守許多嚴(yán)格的技術(shù)要求。這包括能夠打印諸如PEEK的高性能工程聚合物，能夠在微重力條件下打印，同時保持類似地球的零件質(zhì)量，并且能夠在一個方向上打印無限長的大型零件。該系統(tǒng)的功耗也受到嚴(yán)格限制，并且由于空間中缺少后處理設(shè)施，因此必須準(zhǔn)備好直接使用功能性印刷零件以直接從構(gòu)建室中使用。為了確保成功集成到ISS中，團隊還被迫在設(shè)計3D打印機時要考慮到原材料的可用性。零件生產(chǎn)后殘留的任何廢料至少應(yīng)減至最少，并在可能的情況下完全可重復(fù)使用。

OHB項目經(jīng)理Antonella Sgambati補充說：“事實證明，采用高性能聚合物的FFF不受重力降低環(huán)境的影響，為新的挑戰(zhàn)鋪平了道路，例如可以在一個方向上印刷無限長的長度或利用批量生產(chǎn)生產(chǎn)。在該項目的框架中，新的技術(shù)差距已經(jīng)得到確認(rèn)，并在BEEVERYCREATIVE的原型開發(fā)和測試中得以彌補，從而取得了這一獨特的成就，使地球之外的制造工藝又邁進了一步?！?/span>

新的Project IMPERIAL 3D打印機用于生產(chǎn)1.5m長的鋼筋。通過ESA拍攝。

隨著行星際空間飛行的前景越來越接近現(xiàn)實，空間增材制造已成為航空航天領(lǐng)域的熱門話題。今年早些時候，工程公司COSM Advanced Manufacturing Systems開始著手為NASA進行金屬EBM 3D打印機的最終開發(fā)和建造。該系統(tǒng)旨在滿足NASA在太空中進行自動化制造和部件維修的需求，從Artemis計劃開始，該系統(tǒng)將用于整個太空，月球和火星飛行任務(wù)。

在其他地方，不倫瑞克工業(yè)大學(xué)和漢諾威激光中心（LZH）的研究人員最近首次在零重力下3D打印月球重石。在實驗性的“ MOONRISE”項目中，該團隊在其“ MIRA3D”月球車上安裝了定制激光器，并將月塵融化成球形，為在月球上制造經(jīng)濟結(jié)構(gòu)鋪平了道路。

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