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鋼鐵材料實現(xiàn)“太空造”

國際空間站打印出首個3D打印鋼鐵組件

2024-09-27 08:47:00

  本報訊(記者楊悅)9月20日,世界鋼協(xié)官方發(fā)布的《3D金屬打印技術(shù)應(yīng)用到國際空間站》文章指出,近期歐洲航天局哥倫布實驗艙的一臺3D金屬打印機在國際空間站打印出首個鋼鐵組件,推動鋼鐵材料進入“太空時代”。作為世界首創(chuàng),這臺打印機使用液態(tài)不銹鋼打印出一小條S形曲線,證明了3D鋼鐵增材制造(一種每次建造一層物體的工藝)可以在太空中實現(xiàn)。

  “這條S形曲線是‘測試線條’,標志著3D金屬打印機調(diào)試成功。不久后,我們將嘗試打印出完整的鋼鐵零件?!睔W洲航天局技術(shù)官羅布·波斯特馬(Rob Postema)介紹,這臺3D金屬打印機只有一臺常規(guī)微波爐的大小,由空客國防航天公司、AddUp公司(法國工業(yè)增材制造商)、克蘭菲爾德大學(xué)等共同開發(fā),歐洲航天局提供項目資助,在今年1月份剛剛運抵國際空間站。
  文章介紹,打印機到達國際空間站后,安裝是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。歐洲航天局丹麥籍宇航員安德烈亞斯·莫根森(Andreas Mogensen)負責將打印機固定在哥倫布艙,并確保密封,以保障航天設(shè)備和宇航員的安全。考慮到高功率激光器的安全性,航天員必須嚴格控制打印機內(nèi)部環(huán)境,以防有害氣體或顆粒泄漏到國際空間站。其還需要降低內(nèi)部空氣中的氧氣含量,以減小金屬打印過程中高溫引發(fā)的燃燒風險。3D打印過程從不銹鋼絲的沉積開始,與傳統(tǒng)的塑料絲打印不同,這些不銹鋼絲通過高功率激光熔化,激光溫度高達1200攝氏度,激光將金屬絲熔化后逐層沉積到移動板上,逐步構(gòu)建出零件。值得注意的是,打印機的實際操作員位于法國的CADMOS用戶支持中心,位于國際空間站的航天員只需要操作排氣閥等,便可以開始打印。
  羅布·波斯特馬介紹,雖然基于聚合物的3D金屬打印機在國際空間站打印其他物體已經(jīng)有一段時間了,航天人員積累了一定的經(jīng)驗,但是金屬制品打印難度更大一些。為測試打印機在太空工作中的各種可能性,航天員先要打印一些預(yù)定形狀的金屬,然后再將這些金屬送回地球,以便科學(xué)家比較其與在正常重力條件下在地球上打印的相同形狀金屬的質(zhì)量和性能??茖W(xué)家們將通過對比相關(guān)數(shù)據(jù),了解微重力對打印過程和金屬的影響。這將幫助改進未來的3D打印技術(shù),提高“太空制造”的可靠性。
  相關(guān)學(xué)者表示,傳統(tǒng)的太空探索部件生產(chǎn)依賴于地球上的制造和運輸,成本高昂且運輸復(fù)雜。通過在國際空間站進行3D金屬打印,宇航員能夠在軌道上直接制造工具和部件,縮短了運輸時間、降低了運輸成本,對于執(zhí)行長期任務(wù)具有重要意義。截至7月中旬,位于國際空間站的這一團隊已經(jīng)成功打印了55層結(jié)構(gòu),完成了第一個完整樣品的一半。通過優(yōu)化打印過程,其計劃將打印時間從每天3.5小時延長至每天4.5小時,進一步提高效率。
  《中國冶金報》(2024年09月27日 02版二版)

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯:宋玉錚

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