9月20日,世界钢协官方发布了一篇题为《3D金属打印技术应用到国际空间站》的文章。文中提到,近期,欧洲航天局哥伦布实验舱内的一台3D金属打印机在国际空间站成功打印出了首个钢铁组件,这一创举推动钢铁材料迈进了“太空时代”。作为全球首例,这台打印机运用液态不锈钢打印出了一小条S形曲线,有力地证明了3D钢铁增材制造(一种每次构建一层物体的工艺)能够在太空环境中得以实现。
“这条S形曲线属于‘测试线条’,它标志着3D金属打印机调试大功告成。不久之后,我们将会尝试打印出完整的钢铁零件。”欧洲航天局技术官罗布・波斯特马(RobPostema)介绍道。这台3D金属打印机仅有一台常规微波炉般大小,由空客国防航天公司、AddUp公司(法国工业增材制造商)、克兰菲尔德大学等联合开发,欧洲航天局为其提供项目资助,并于今年1月份方才运抵国际空间站。
文章指出,打印机抵达国际空间站后,安装环节至关重要。欧洲航天局的丹麦籍宇航员安德烈亚斯・莫根森(AndreasMogensen)负责将打印机稳固在哥伦布舱内,并保证密封效果,以此保障航天设备和宇航员的安全。鉴于高功率激光器存在的安全隐患,航天员必须对打印机内部环境进行严格把控,防止有害气体或颗粒泄漏至国际空间站。同时,还需降低内部空气中的氧气含量,以降低金属打印过程中因高温而引发燃烧的风险。3D打印流程从不锈钢丝的沉积起始,与传统的塑料丝打印不同,这些不锈钢丝通过高功率激光熔化,激光温度高达1200摄氏度,激光将金属丝熔化后逐层沉积于移动板上,逐步构建出零件。值得留意的是,打印机的实际操作员身处法国的CADMOS用户支持中心,位于国际空间站的航天员仅需操作排气阀等,即可开启打印。
罗布・波斯特马表示,尽管基于聚合物的3D金属打印机在国际空间站打印其他物体已有一段时日,航天人员也积累了一定经验,但金属制品的打印难度相对更大。为测试打印机在太空工作中的各类可能性,航天员首先要打印一些预定形状的金属,而后将这些金属送回地球,方便科学家对比其与在正常重力条件下于地球上打印的相同形状金属的质量和性能。科学家们会通过对比相关数据,了解微重力对打印过程和金属的影响。这将有助于改进未来的3D打印技术,增强“太空制造”的可靠性。
相关学者称,传统的太空探索部件生产依赖于地球上的制造与运输,不仅成本高昂,运输过程也极为复杂。通过在国际空间站开展3D金属打印,宇航员能够在轨道上直接制造工具和部件,大大缩短了运输时间、降低了运输成本,对于执行长期任务意义非凡。截至7月中旬,国际空间站的这一团队已经成功打印了55层结构,完成了第一个完整样品的一半。通过优化打印过程,他们计划将打印时间从每天3.5小时延长至每天4.5小时,以进一步提升效率。