太空制造:零重力3D打印
太空制造的目的是通过建立使用太空零重力条件的制造技术推动我们在太空中的未来。目前他们正在开发一个在太空中使用的制造技术就是3D打印机。
发送设备进入太空的成本
与太空旅行相关的障碍和风险几乎是数不清的。结果,总有一些未计划到的任务已经开始后才遇到的障碍和紧急情况。
这些突发事件往往需要新的设备,并且这些设备不能立即在飞船或空间结构中使用,必须从地球上发射到空间结构(如国际空间站)中,这是一个非常昂贵的考验。
将这样的设备带到太空的成本大约是每磅设备一万美元。在地球上建立这个设备,然后将其发射到太空比在太空中是简单地打造装备效率要低得多。
零重力条件下打印3D部件
航天器上有了3D打印机使得宇航员更有能力处理这些突发事件,从而更灵活的完成他们的使命。
3D打印机基本上是一层一层的打印材料,直到最后创建一个完全三维的对象。所用的材料通常是一个热的塑料或加热的金属,虽然在某些情况下也使用其他材料。在太空中制造的三维打印机在打印过程中使用塑料材料,因为沉重的材料运输到太空中是非常昂贵的。
太空3D打印机的自我复制
3D打印机有许多不同的应用,并且有些对航天器是非常有用的。如果某个部分在太空中或在“长期”的太空任务中发生破裂,如火星任务,上面的宇航员将不得不等待另一个航天器给他们带来这个部件。然而,太空3D打印机却可以立即打印这个备件。
如果宇航员注意到一些部件正在恶化,三维打印机甚至可以自己创造更换零件。而不是携带一个工具箱,装满了他们认为可能对太空任务有用的工具,宇航员可以只带一个能够打印他们任务过程中所需工具的3D打印机。
国际空间站测试
3D打印机的广泛用途用驱使空间制造在美国航天局的帮助下进行3D打印机的实验。他们的3D打印机最近正在接受在国际空间站的测试,以实现进一步的太空功能化制造的目标。
打印机是为了打印一系列三维物体来测试其在太空的一般性能。选择的大多数三维物体是用于其显示打印机在太空的功能性,以便它可以与地球上运行的打印机可比。
这些对象展示了打印机的拉伸强度(当其被拉伸的时候保持不断裂),其抗折强度(其承受弯曲的能力)和它的抗压强度(当施加一个可以减小其尺寸的力时,其保持尺寸的能力)。这些物体通过一个空间中的三维打印机以及一个地球上3D打印机制造,这使得科学家们可以对比从两个不同的打印机制的两组产品并验证两者的成功。
另一个更有趣的在国际空间站打印完成的对象是很难在地球上打印的,因为重力会导致加热材料在冷却之前发生下垂。太空三维打印机不必担心重力引起的变形,并且以这种方式太空3D打印可以比地球上的3D打印更有效率。
3D印刷棘轮扳手
其中尝试的最独特的对象是印刷棘轮。空间3D打印机能够打印一个正常运作的棘轮工具证明了3D打印机可在空间结构上,如国际空间站(ISS)上打印工具。该打印品跟其他印刷品相比也是独特的,因为它不是预装在打印机上的对象。
这些打印机要完成打印棘轮所需的信息以电子的形式被从地球送往打印机。三维打印机要做到这一点是特别重要的,因为它意味着在紧急情况下,地面团队可以设计一个三维物体来解决紧急问题,然后发送该设计给打印机去完成打印。
太空制造的添加剂制造工厂
NASA将是太空制造的一个使用国际空间站新打印机的消费者,并且空间制造将保留其所有权。太空制造希望还可以创建一个设备,与零重力AMF一起回收所有废料充当打印机的原料。这意味着该打印机将需要更少的从地球来的材料,从而甚至进一步降低了努力和太空运输的相关成本。
零重力3D打印的进步无疑加强了来自地球的人类空间结构的独立性。它是形成我们的航天文明的第一步,是我们深入太空旅行梦想从想象变成现实的一步。
新材料在线编译整理——翻译:王晶晶 校正:摩天轮
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