慕尼黑應(yīng)用科技大學(xué)的工程專業(yè)學(xué)生開發(fā)了一種新穎的3D打印機(jī)，該打印機(jī)能夠制造低地球軌道（LEO）中的衛(wèi)星。該團(tuán)隊基于擠壓技術(shù)的系統(tǒng)是“ AMIS-FYT”項目的一部分，旨在在零重力條件下構(gòu)造太陽能電池板或天線。新機(jī)器潛在地減少了將重型機(jī)械發(fā)射到太空的需求，在節(jié)省資源的同時允許攜帶更多的燃料，從而延長了未來的任務(wù)。

AIMIS-FYT團(tuán)隊新聞官TorbenSch?fer解釋說：“對于衛(wèi)星來說，燃料通常是限制因素，目前通常持續(xù)15年左右。我們的3D打印過程可以使用UV固化粘合劑或灌封膠直接在空間中打印三維結(jié)構(gòu)?！?/span>

軌道3D打印的好處

通常，航天器是在地球上進(jìn)行開發(fā)，測試和組裝的，然后通過運(yùn)載火箭發(fā)射到太空并到達(dá)其任務(wù)地點(diǎn)。即使是人造衛(wèi)星零件，例如3D打印波導(dǎo)或具有清晰太空應(yīng)用的增材制造的熱交換器，也可以在這里建造，然后由商業(yè)運(yùn)輸公司將它們送入軌道。

雖然在Terra Firma上構(gòu)建設(shè)備可能比在LEO上方便，但它需要完善每個組件，以便它們能夠抵抗初始啟動的壓力。但是，這些體積較大的零件在其發(fā)射航天飛機(jī)上占據(jù)了寶貴的空間，從而減少了可攜帶的燃料量并增加了任務(wù)成本。

為了解決這個問題，慕尼黑大學(xué)的學(xué)生們開發(fā)了一種新穎的3D打印機(jī)，該打印機(jī)可以在軌道上生產(chǎn)航空航天部件，而無需完全運(yùn)輸它們。零重力制造還具有其他潛在的好處，因為增材制造的零件不需要滿足發(fā)射耐久性的要求，這意味著可以對其進(jìn)行定制以更好地滿足其任務(wù)的需求。

AIMIS團(tuán)隊（如圖）旨在在未來的太空任務(wù)中部署其新的3D打印機(jī)。通過AIMIS- FYT拍攝。

以零重力條件下制造天線

與許多傳統(tǒng)的3D打印機(jī)一樣，該團(tuán)隊的系統(tǒng)配備了光敏聚合物擠出機(jī)，但是該新系統(tǒng)沒有采用逐層方法創(chuàng)建零件，而是僅使用其打印頭的移動來構(gòu)建零件。通過直接擠壓到太空中，該機(jī)器能夠生產(chǎn)復(fù)雜的物體，而無需支撐結(jié)構(gòu)，甚至不需要固定的錨固點(diǎn)（例如壓板）。

為了展示其打印機(jī)的功能，工程師在零重力條件下3D打印了各種形狀不同的桿。在測試過程中，該團(tuán)隊部署了專門的IDS高分辨率相機(jī)，盡管在模擬LEO的照明條件很困難的情況下，它們?nèi)钥梢悦芮斜O(jiān)視噴嘴的進(jìn)度。“由于拋物線飛行只有20秒的零重力，因此我們只保存最重要的信息，”Sch?fer解釋說。 “借助IDS，我們能夠?qū)z像頭無縫集成到我們的監(jiān)控系統(tǒng)中。實時供稿使我們更容易設(shè)置和快速分析打印頭。”

經(jīng)過成功的測試，該團(tuán)隊認(rèn)為他們的系統(tǒng)既可以用作制造優(yōu)化的天線鏡的方法，也可以用作太陽能發(fā)電機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)。工程師尤其針對衛(wèi)星制造商和分銷商，他們通過LEO中的3D打印部件來降低發(fā)射和生產(chǎn)成本。

點(diǎn)評：展望未來，這些學(xué)生現(xiàn)在打算通過歐洲航天局（ESA）失重測試?yán)^續(xù)優(yōu)化其機(jī)器，以期將其部署到太空中并展示其在未來任務(wù)中最終使用的潛力。

近年來，LEO中3D打印的潛在效率優(yōu)勢使NASA將該技術(shù)部署到各種不同的航天應(yīng)用中。

美國國家航空航天局（NASA）的馬歇爾太空飛行中心（MSFC）已與KULR技術(shù)集團(tuán)簽約，以3D打印備用電池組，以備將來執(zhí)行太空任務(wù)時使用。該公司正在使用其被動抗傳播（PPR）和內(nèi)部短路（ISC）流程來構(gòu)建滿足NASA最高熱安全標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。

同樣，NASA在國際空間站（ISS）上安裝了美國航天公司Tethers Unlimited Inc（TUI）的Refabricator 3D打印機(jī)和回收系統(tǒng)。該機(jī)器旨在使宇航員在勘探任務(wù)中按需制造可持續(xù)的備件。

“太空制造”還與國際空間站上的NASA合作，并宣布了計劃在2020年9月將其陶瓷制造模塊（CMM）發(fā)射到軌道基地。SLA3D打印機(jī)將成為在LEO上運(yùn)行的同類產(chǎn)品中的第一款，并將用于開發(fā)該技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用。

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