中科院太空製造技術團隊介紹太空立體光刻3D列印的意義

2020-12-04 科普前沿

中國科學院空間應用工程與技術中心的太空製造技術重點實驗室團隊在王功研究員帶領下,成功實現立體光刻3D列印技術對金屬/陶瓷複合材料進行微米級精度太空製造的零的突破。關於此次實驗的重要意義及研究過程中的難點,俄羅斯衛星通訊社專訪了中國科學院空間應用工程與技術中心王功研究員。

王功在採訪中說:「這次試驗突破以往太空製造中以絲材為主的材料體系,驗證了新型太空製造材料及新的技術手段,大幅提高了在軌製造精度。空間立體光刻工藝相比於目前太空製造所普遍採用的熔融沉積工藝,最大的優勢在於直接成形精度更高,並且可將材料由高分子材料擴展至陶瓷、金屬、生物材料、月壤等納米/亞微米粉末材料。」

此前,國際同行普遍認為該工藝在微重力環境下不太可能被使用,因為其主要原材料是液體,而液體在微重力環境中非常容易自由飄散。王功介紹稱,此實驗的難點就在於,需要攻克液體在失重環境下難以精確控制的問題。

REUTERS / THOMAS PETER

他說:「在關鍵技術攻關過程中,團隊創新採用一種具有剪切變稀特性的軟物質材料,針對在軌環境特點,調整其流變性能,實現了在失重環境中陶瓷/金屬軟物質材料的微米級精密在軌製造。」

據介紹,王功團隊的目標是在太空中建立工廠,以服務空間站建設運營。但目前仍有幾大難點需要攻克,他說:

「在微重力環境下,一方面,航天員保持自身姿態和動作穩定是很困難的;另一方面,難以對材料進行精確控制。而太空中有限的空間和資源對製造設備和工藝提出的挑戰是要做到:易操作、低功耗、小型化。另外由於航天員工作生活都在太空中相對狹小的密閉空間,整個製造過程不能產生任何有毒有害物質。」

太空製造的根本目的是提升人類在地外的活動和生存能力。太空製造未來發展可分為「小型零部件製造」「大型空間裝置製造及在軌組裝」「探測月球、火星等地外深空環境中更綜合的製造活動」三個階段。

王功指出,現在還處於第一階段,大概只解鎖了這個階段10%的工作,還有大量的工作需要去做。

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