中國冶金報(bào)社
記者 楊悅 報(bào)道
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3D金屬打印機(jī)在國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。”歐洲航天局技術(shù)官羅布·波斯特馬（Rob Postema）介紹，這臺3D金屬打印機(jī)只有一臺常規(guī)微波爐的大小，由空客國防航天公司、AddUp公司（法國工業(yè)增材制造商）、克蘭菲爾德大學(xué)等共同開發(fā)，歐洲航天局提供項(xiàng)目資助，在今年1月份剛剛運(yùn)抵國際空間站。
文章介紹，打印機(jī)到達(dá)國際空間站后，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。考慮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，以減小金屬打印過程中高溫引發(fā)的燃燒風(fēng)險(xiǎn)。3D打印過程從不銹鋼絲的沉積開始，與傳統(tǒng)的塑料絲打印不同，這些不銹鋼絲通過高功率激光熔化，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)際操作員位于法國的CADMOS用戶支持中心，位于國際空間站的航天員只需要操作排氣閥等，便可以開始打印。
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。科學(xué)家們將通過對比相關(guān)數(shù)據(jù)，了解微重力對打印過程和金屬的影響。這將幫助改進(jìn)未來的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。通過在國際空間站進(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，對于執(zhí)行長期任務(wù)具有重要意義。截至7月中旬，位于國際空間站的這一團(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。通過優(yōu)化打印過程，其計(jì)劃將打印時(shí)間從每天3.5小時(shí)延長至每天4.5小時(shí)，進(jìn)一步提高效率。
