轉(zhuǎn)載--讀創(chuàng)/深圳商報(bào)記者 劉娥

近日，長征五號B運(yùn)載火箭首飛成功，所搭載的一臺“3D打印機(jī)”成功打印出了相關(guān)對象。這是我國首次進(jìn)行太空3D打印實(shí)驗(yàn)，也是國際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)，被認(rèn)為是“打開了太空制造的大門”。

  我國為何開發(fā)太空3D打印技術(shù)？太空3D打印有哪些優(yōu)點(diǎn)？圍繞這些問題，讀創(chuàng)/深圳商報(bào)記者采訪了相關(guān)專家。

       深圳巨影投資發(fā)展有限公司總經(jīng)理黃偉表示，近年來，3D打印技術(shù)進(jìn)入飛速發(fā)展階段，在汽車、航空航天、建筑業(yè)、醫(yī)學(xué)以及其他領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。現(xiàn)在大家也將眼光放眼于太空。用3D打印技術(shù)能在太空的失重環(huán)境下打印出滿足設(shè)計(jì)人員需求的幾乎任意形狀，這無疑會讓太空探索得到極快發(fā)展。

      黃偉介紹，太空3D打印技術(shù)可應(yīng)用的領(lǐng)域主要以下幾點(diǎn)：一是為載人航天器在軌制造替換零件，拓展航天器的壽命，節(jié)約重復(fù)發(fā)射的成本；二是材料的太空再循環(huán)利用，一臺3D打印機(jī)可直接利用老化和廢舊材料進(jìn)行回爐再制造，不必耗費(fèi)新材料，甚至直接捕獲太空垃圾制造零件，節(jié)約金錢的同時(shí)還很環(huán)保；三是在軌制造在地面難以發(fā)射的部件，特別是物理尺寸較大的部件，如超大型光學(xué)鏡頭等。此外，技術(shù)足夠成熟后還可制造整個(gè)航天器，雖然比較科幻，但理論上實(shí)現(xiàn)起來并非不可能。

      我國首次太空3D打印實(shí)驗(yàn)成功后，不少網(wǎng)友驚呼：“3D打印成功了，距離太空開廠不遠(yuǎn)了！”事實(shí)上，太空3D打印還有不少難點(diǎn)。黃偉表示，目前主要的困難有幾個(gè)方面：一是太空環(huán)境復(fù)雜。太空處于微重力和零重力環(huán)境、無空氣流動、晝夜溫差大，對材料的加工精度、工藝和設(shè)備固定產(chǎn)生未知影響，相關(guān)的控制理論研究尚未完成。二是質(zhì)量管控難度大。加工流程和產(chǎn)品性能的監(jiān)控都需要在太空環(huán)境下完成，與之配套的監(jiān)控設(shè)備、內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)、方式還有待完善。三是保障設(shè)施不完善。保障設(shè)施需要提供緩解外界壓力的穩(wěn)定平臺，傳輸視頻、遙控指令、狀態(tài)監(jiān)測等數(shù)據(jù)，必須針對不同的加工工藝提供不同功率，具備較高的自動化水平，這些都需要系統(tǒng)性研究。四是人參與環(huán)節(jié)不可避免。3D設(shè)備的搬運(yùn)、檢查和調(diào)試、產(chǎn)品校驗(yàn)、軟件加載等都需要人的參與，目前還不能做到完全無人化操作。

據(jù)透露，深圳3D打印企業(yè)也在為國家貢獻(xiàn)力量。深圳巨影3D打印機(jī)目前在為酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天提供技術(shù)支持與設(shè)備方案，利用3D打印技術(shù)對相關(guān)設(shè)備零件進(jìn)行快速制造、快速修復(fù)、快速掃描檢測。

值得一提的是，此次3D打印上太空，使用的技術(shù)是FDM熔融擠出，然后靠機(jī)械力從噴頭擠出來，層層堆積成型。黃偉認(rèn)為，此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)非常穩(wěn)定與成熟，而且材料面應(yīng)該非常廣闊，本次使用的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，是當(dāng)前國內(nèi)外航天器結(jié)構(gòu)的主要材料，密度低、強(qiáng)度高，開展復(fù)合材料空間3D打印技術(shù)研究。

建議還可以用石墨烯復(fù)合材料，這種材料具有更強(qiáng)大的功能，目前公司與這方面的專家在開展實(shí)驗(yàn)，并取得了很好的驗(yàn)證。因?yàn)槭?fù)合材料根據(jù)配比不同，可以使用低重量，高強(qiáng)度，以及高導(dǎo)電度等各種功能性，相信可以在不久的將來，真正實(shí)現(xiàn)可替換航天器上的部分金屬零件。

那么什么是3D打印技術(shù)，其實(shí)它的原名實(shí)際叫——增材制造（作為巨影3D創(chuàng)新創(chuàng)客科普教育基地，我們來科普一下：增材制造——這個(gè)是與傳統(tǒng)的減材加工方式的相對名稱，與之對應(yīng)的就是“減材制造：材料不斷減少”、“等材制造：材料相等，基本上不增加也不減少”），對于大眾來說，“3D打印”這個(gè)名稱更加有科技感，也更加讓老百姓容易理解。

如今，3D打印上天，只是人類的一小步，在未來宇宙空間中，3D打印技術(shù)將成為最基礎(chǔ)，最為重要的制造方式，為人類征戰(zhàn)星途與遨游太空、探索寫宇宙賦予更大的能力。巨影3D打印設(shè)備研發(fā)中心《3D打印創(chuàng)新創(chuàng)客科普教育基地》，一直在努力為中國載人航天事業(yè)提供設(shè)備與技術(shù)支持，開展著軍民合作，為載人航天事業(yè)發(fā)展提供更完善的綜合解決方案。