关于 3D 打印在太空中的应用,早在 2014 年就有报道称瑞士 RUAG 航天公司使用 3D打印的部件制造卫星,从而使他们更轻、更便宜。卫星的 3D 打印部件由德国 EOS 公司完成,最终的 3D 打印部件质量仅为过去部件质量的一半,并且具有良好的刚度。该公司正在研究下一步太空应用工艺,有可能用 3D 打印技术制造整个卫星结构件,这就意味着目前必须单独制造的电气线束、反射镜、加热管和其他部件以后可集成制造。
下面,南极熊从“在地球上3D打印制造火箭升空→在空间站中3D打印零件→在火星或月球上3D打印建造基地”这么一个思路来聊聊,3D打印技术是怎么样帮助人类走出地球的。
在地球上的3D打印
△Relativity Space HQ的Stargate 金属3D打印机
目前 3D 打印技术,也已经开始被应用于火箭的制造行业。据有学者讲述,将人类送去探索其他星球的最大障碍,不是科技,而是成本。而 3D 打印这种简单、省钱的方法就自然地出现在了科研者的视界中。轨道发射公司 Relativity Space 的研发团队曾设计了一台近两层楼高的 3D 金属打印机 Stargate,它是目前世界上最大的用以制造火箭的打印机。这台打印机系统装有多个打印头,每个臂都装有激光器,它还配备了质量控制系统,包括云模拟、先进成像和检测传感器等,并采用智能学习技术,这些设计让系统在打印结束后能进行自动化组装。
△3D打印的Relativity Space Aeon发动机点火
在月球火星的3D打印
然后,3D 打印的火箭成功登录月球或是火星了,就可以利用 3D 打印机在上面打印房子、汽车,乃至是各种现代科技产品,为人类未来可能的新家进行建设。在太空 3D 打印这一领域,已有两个机构成功竞得赞助权,以研究在月球和火星上进行建筑 3D 打印的潜力。其中之一便是欧洲航天局,他们利用 D-Shape 工艺在月球上进行建筑 3D 打印。这是一种使用光固化技术的大型 3D打印机,其逐层的打印工艺可将沙子与无机粘合剂结合在一起,创造出类似石头般的物质。该研究团队是由 D-Shape 工艺的发明者、工程师恩里科·迪尼(Enrico Dini)、福斯特建筑事务所的建筑师、太空顾问阿尔塔公司(Alta SpA)以及圣安娜高等研究院机器人实验室(PERCRO)的科学家们组成。
另一个机构是美国国家航空航天局,他们计划利用轮廓成型工艺(Contour Crafting)在月球和火星上进行建筑 3D 打印。这是一种层积打印技术,可以通过计算机控制的喷嘴挤出混凝土进行打印。该研究团队全部由来自于南加州大学(USC)的研究学者组成,其中包括轮廓成型工艺的发明者比赫洛克·霍什内维斯(Behrokh Khoshnevis)、建筑师尼尔·里奇、结构工程师安德尔斯 ·卡尔森(Anders Carlson)以及太空建筑师马杜·唐加卢(MadhuThangavelu)。
人类的征途终将是星辰大海,那里一切神秘,未来也终将一一解答。也许真的有那么一天,人类会在地球以外的新的家园,向外星人科普 3D 打印的美妙之处。试想一下吧,在遥远的不可知之地,我们站在 3D 打印技术造就的高楼之下,打开了手中的“南极熊3D打印”APP,向我们的外星朋友介绍着我们是如何利用 3D 打印技术建造出这么宏伟的建筑,多美啊!是吧?
南极熊有个心愿:可以去火星或者月球上生活,坐在基地的屋顶上,远看地球的阴晴圆缺。你愿意和我一起吗?