3D打印与机器人技术在空间制造方面的应用

目前，人类太空探索所需要的航天器、卫星等设备都是在地标制造，然后由火箭送入太空的。所以，它们的体积就在很大程度上受到了火箭内部空间和运载能力的限制。不过对此，NASA（美国宇航局）已经提出了可行的解决方案，就是将原材料和生产设备（机器人和3D打印机）送入太空，在那里按需制造，并开始尝试一些项目。

第一个项目名为机器人装配与服务商业基础设施（CIRAS），旨在推进大型结构在轨制造和组装技术的计划，最终帮助NASA实现探索太阳系的宏伟目标。

CIRAS正在优先开发下一代望远镜、太阳能传输和通信平台的机器人装配技术。 CIRAS已经开始开发可逆接头，以通过20米机械臂（也称为TALISMAN-拉伸致动长距离空间内机械手））和精密跳汰组装机器人来处理精密测量和对准。

TALISMAN旨在降低与太空硬件转移和组装活动相关的成本和潜在的人身伤害，但CIRAS的项目并不止于此。

COSM先进制造系统最近加入到CIRAS团队，设计了用于空间内自主组装应用的电子束3D金属打印系统。COSM还开发为大型商业、空间和航空应用中的终端用户提供原位计量和自适应过程控制的系统。

根据COSM创始人兼总裁Richard Comunale，“自主机器人控制下的空间结构的组装和制造当然是非常具有挑战性的。 我们的努力集中在开发这种应用的电子枪、光学和光束控制及计量系统。”

COSM的贡献基于原来的工作基础上，他们与NASA兰利研究中心的电子束自由形式制造（EBF3）计划合作，该计划使用电子束来提高在航空航天工业中金属3D打印的使用，包括钛、铬镍铁合金和铝。

CIRAS计划由Orbital ATK牵头，是美国宇航局空间机器人制造和装配（IRMA）计划下的三个项目计划之一。 Orbital ATK公司的Cygnus宇宙飞船曾在2016年携带3D打印机器臂登陆国际空间站。

第二个项目由Made In Space公司领导的Archinaut技术开发项目还在开发能够通过3D打印技术在空间中构建和组装大型组件的硬件系统。如果在地球上制造航天器，航天器上的结构需要被折叠起来，等到送入太空之后再展开，而Archinaut就不需要这样，因为它能直接在太空进行制造。在材料足够的情况下，它可以打印出非常大的航天器。同时，这种方式还能减少对航空器进行“空间优化”的需求，实现全新的设计，并有效降低太空发射成本。另外在未来，它还可以用于制造和装配卫星需要升级的零部件。

第三个项目称为dubbed Dragonfly，是由Space Systems Loral（SSL）牵头的，旨在通过机器人装配接口和情境感知软件令卫星可以在轨道上自行组装。

在发射到空间和最终商业化准备之前，这三个项目都将在地面上进行充分的验证，包括通过机器人操纵桁架以及远程制造结构桁架。

美国宇航局空间机器人制造和装配（IRMA）计划由NASA美国航空航天局太空技术任务总局（STMD）的技术演示任务（TDM）项目部进行负责与管理。

COSM的工作由NASA的兰利研究中心与Orbital ATK、NASA的格伦研究中心以及美国海军研究实验室提供合作与资助。

延伸阅读：《MIS正联手NASA开发太空3D打印&组装系统》

南极熊，3D打印专业媒体平台。点击进入网址http://www.nanjixiong.com/

来源：3D科学谷