欧洲航天局（ESA）首个来自太空的金属3D打印部件返回地球进行测试

2025年3月15日，南极熊获悉，欧洲航天局（ESA）宣称，作为专注于微重力制造的“Metal3D”项目的一部分，首个在太空中制造的金属3D打印部件已成功返回地球，并运抵荷兰的欧洲空间研究与技术中心（ESTEC），目前正在进行详细测试。

△欧洲航天局（ESA）第一台太空用金属3D打印机正在运往国际空间站

该打印机由空中客车公司以及合作伙伴开发，并由ESA宇航员Andreas Mogensen于去年安装在国际空间站的哥伦布舱。6月份，打印机成功完成首次试打印，展示了一条“S”形曲线。今年夏季，它生产了第一个完整样品，12月又打印了第二个样品。

首个样品将在ESTEC的材料与电气元件实验室进行深入分析，研究人员计划将太空3D打印样件与地球环境下打印的样品进行对比，以了解微重力对3D打印过程的影响。第二个样品将送往丹麦技术大学（DTU）进行研究。

△位于荷兰的欧洲空间研究与技术中心(ESTEC)

推进金属3D打印在太空任务中的应用

Metal3D项目的筹备历时多年。自2016年起，空中客车防务与航天公司与AddUp根据欧洲航天局的合同，开始开发金属3D打印机，旨在评估在持续微重力条件下进行3D打印的潜力。该系统于2024年1月30日随NASA的NG-20任务发射升空，并于同年中期开始在国际空间站上运行。

自2014年以来，国际空间站的宇航员一直在使用聚合物3D打印机生产塑料部件，但金属3D打印技术的引入将显著扩展未来任务的制造能力。在需求驱动下生产部件的能力，将减少对地球补给任务的依赖，这对于计划前往月球或火星的长期太空探索尤为重要。

尽管如此，太空中进行金属3D打印面临多重挑战。与在地面上使用的传统大型金属3D打印机不同，国际空间站的设备必须设计成洗衣机大小的紧凑型，以适应空间站的限制条件。

安全性亦是关键考量因素。金属合金的熔化温度远高于塑料，通常需要超过1200°C的温度，而塑料3D打印的温度通常在200°C左右。因此，打印机被封装在一个密封的金属盒内，以确保严格控制热环境并防止任何潜在危险。

3D打印过程在国际空间站上也采用了与地球标准方法不同的技术。为了避免微重力环境可能引起的密封问题，国际空间站的3D打印机不采用粉末床熔融技术，而是基于线材的打印方法，从而最大程度地降低风险。

随着首批在太空中打印的金属样品安全返回地球，欧洲航天局和丹麦技术大学的研究人员将对它们进行深入的检查，包括机械强度、弯曲测试和微观结构分析。研究人员的目标是将这些结果与在正常地球重力条件下打印的相同样品进行对比，以明确微重力对制造过程的具体影响。据项目团队透露，这些研究成果将为未来的太空任务提供宝贵的见解，未来在轨制造技术有可能成为实际需求。