我国成功实现模拟微重力环境下电子束3D打印

据科技日报2025年4月份报道，近日，中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室传来振奋人心的消息，我国在模拟微重力环境下成功实现了 “太空级” 3D 打印技术突破，这一重大成果标志着我国在航空航天制造领域取得了关键性进展，在高端增材制造方面已具备强大的国际竞争力。

实验过程中，一台尺寸约两米见方的 3D 打印机成功制造出一件精密钛合金结构件。该设备未来极有希望成为我国 “太空制造” 中的核心技术装备，助力我国在太空探索与开发领域实现更多突破。在此之前，相关技术长期被国外垄断，我国科研团队历经艰苦钻研，成功攻克了电源负载阻抗匹配难、束流功率小等一系列技术难题，自主研发出寿命长、功率大的冷阴极电子枪，并将其成功应用于多个高端制造领域。

据了解，中国航空制造技术研究院的团队成功研制出基于冷阴极电子枪的 3D 打印设备，该设备在地面测试时能够实现超过 1000 小时的稳定熔丝成形，稳定性与可靠性极高。为满足太空应用的特殊需求，团队进一步攻坚克难，成功解决了设备小型化和轻量化的设计难题，最终开发出适用于太空的冷阴极电子枪 3D 打印原理样机。值得一提的是，该样机体积仅为地面使用设备的四分之一，大大降低了发射成本，为未来太空制造任务的开展提供了有力支持。

中国航空制造技术研究院自 1957 年成立以来，始终专注于航空材料、制造工艺及专用装备等领域的基础研究、应用技术研发与工程转化工作，隶属于中国航空工业集团有限公司。多年来，研究院为我国新型飞机、发动机、导弹等航空装备的研制以及航空工厂的技术改造提供了大量先进的制造技术和工艺装备，是推动我国航空工业发展的重要力量。

中航工业制造院具备通过激光选区熔化成形技术成形钛合金、镍基合金、铝合金、钢等金属复杂结构件的能力，自主开发设备成形尺寸包括250×250×300mm、360×360×450mm、800×450×700mm、1200×1200×1200mm等，可提供材料、工艺、设备、后续处理及检测等整体化解决方案。

研制的超米级激光选区熔化设备M1200
成形尺寸1200×1200×1200mm，9激光协同工作

中航工业制造院具备通过电子束熔丝成形技术实现钛合金、超高强度钢、铝合金、镍基合金等大型金属复杂结构的近净成形制造的能力，钛合金最高成形效率可达20kg/h，最大成形尺寸为1.5m×0.8m×3m，可成形各种框、梁、接头、起落架、滑轮架等大型结构。中航工业制造院研制的不锈钢格栅零件实现首次装机应用，该技术已在直升机铝合金格栅等实现批产。

开发的电子束成形设备
成形尺寸达6×1.8×1m3，可实现五轴联动和双通道送丝

随着我国在模拟微重力环境下 “太空级” 3D 打印技术的成功突破，未来在太空探索领域，我国有望实现快速、低成本制造空间结构件、维修工具、探测器零部件等，为人类在太空中的长期生存与发展提供坚实支撑。同时，相关技术在多个高端制造领域的应用拓展，也将进一步推动我国高端制造业的发展，提升我国在全球高端制造产业中的地位。