深度解讀：微重力金屬3D打印

微重力的金屬3D打印正在引起科學(xué)家和航空航天工程師日益增長(zhǎng)的興趣，尤其是在國(guó)際空間站的這種活動(dòng)中。德國(guó)和法國(guó)的研究人員在最近發(fā)表的“以μ-重力實(shí)現(xiàn)金屬部件的3D打印”中探討了微重力印刷的主題。研究團(tuán)隊(duì)關(guān)注制定太空工作和生活的策略，深入研究可能面臨的挑戰(zhàn)。金屬添加劑制造 ，重力很小。

LBM技術(shù)目前正在許多不同的應(yīng)用中使用，包括：

汽車

航天

工具制造

醫(yī)遼

“選擇LBM作為制造航空航天部件的工藝主要是基于加工部件所需的原材料與部件本身重量之間的重量比。對(duì)于傳統(tǒng)制造技術(shù)而言，飛行部件的“購(gòu)買(mǎi)-飛行”比率可能高達(dá)15-20，為材料和加工部件增加了大量成本?！把芯咳藛T表示。

3D打印是合理的選擇，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)電子郵件發(fā)送3D文件，以便按需和現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)建零件。通過(guò)“虛擬工具箱”工作，以及依靠從地球發(fā)送的文件，宇航員可以看到他們的工作在未來(lái)更加精簡(jiǎn)。特別是如果他們生活在遠(yuǎn)離火星的地方，那里的再補(bǔ)給任務(wù)很少或者不可能。其中很大程度上取決于微重力制造的成功以否，以及3D打印機(jī)和材料與工作人員一起發(fā)送的要求。

到達(dá)國(guó)際空間站，月球和火星所需的時(shí)間與它們到地球的距離有關(guān)。到達(dá)相應(yīng)物體所需行程時(shí)間的值基于不同飛行軌跡和機(jī)動(dòng)的文獻(xiàn)值。考慮的地月距離是近地點(diǎn);對(duì)于地球-火星距離，填充符號(hào)表示平均最小距離，每個(gè)≈26個(gè)月達(dá)到。開(kāi)放符號(hào)表示地球-火星和假設(shè)飛行時(shí)間的最大距離，盡管可以預(yù)期只有當(dāng)火星接近其最小距離時(shí)，飛行任務(wù)才是可行的。

粉末沉積單元的示意圖。用于粉末沉積的多孔建筑平臺(tái)的面積為106.5×85.5mm 2。

“基于激光的AM特別能夠在太空中制造高性能金屬和熱塑性聚合物，”研究人員表示。雖然以前一直認(rèn)為粉末太難以在太空生產(chǎn)，但研究小組解釋說(shuō)，新的進(jìn)展可以使LBM工藝適用于μ-g環(huán)境，使用一種技術(shù)可以通過(guò)產(chǎn)生氣流來(lái)穩(wěn)定太空中的粉末整個(gè)粉末床。多孔建筑平臺(tái)用作過(guò)濾器，用于“固定氣流中的金屬顆?！薄?/span>

a）沉積室的頂視圖，顯示激光掃描儀和光學(xué)系統(tǒng)，兩個(gè)氧氣傳感器，兩個(gè)壓力表和兩個(gè)超壓安全閥

b）在拋物線飛行后清潔過(guò)程中沉積單元的視圖，顯示LBM產(chǎn)生的扳手仍然部分地嵌入粉末床中

c）在從基板分離后，在μ重力下制造的μ重力d）12mm扳手中制造的多孔金屬基板和扳手的俯視圖。底板的尺寸為106.5×85.5 mm2。

金屬3D打印除了空間之外還包含許多不同的技術(shù)，并且用于各種不同的工業(yè)目的-以及許多不同類型的粉末和材料，這些粉末和材料在地球上一直在不斷地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從陶瓷到納米復(fù)合材料到銅。

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