世界首次 ！中科院實現(xiàn)微重力陶瓷3D打印，未來可在月球上打印

2018年6月21日，南極熊從新華社獲悉，中國科學院空間應用工程與技術中心科研人員，在瑞士杜本多夫利用歐洲失重飛機成功完成了國際首次微重力環(huán)境下陶瓷材料立體光刻成形技術試驗。

△微重力環(huán)境下立體光刻制造技術打印的陶瓷國旗（中科院空間應用工程與技術中心 供圖）

也就是將光固化陶瓷3D打印機放在微重力環(huán)境下，成功的打印出了陶瓷樣件，并且利用３Ｄ打印的陶瓷模具完成了首次微重力環(huán)境下金屬材料鑄造技術試驗。

△科研人員在觀察金屬材料微重力環(huán)境下鑄造的技術實驗樣品在地面脫模情況。（中科院空間應用工程與技術中心 供圖）

領導這項實驗的中國科學院太空制造技術重點實驗室主任王功說：“立體光刻是一種在地面上常用的３Ｄ打印工藝，但以往航天界認為這種工藝不適用于微重力環(huán)境。這兩項試驗的目的是為了將來能夠在空間站快速制造出零部件；在太空直接組建大型望遠鏡或其他科學儀器；更長遠的目標是為了開展月球、火星等深空探索。月塵的主要成分是納米級或亞微米級的硅酸鹽顆粒，其形態(tài)與我們平時制作陶瓷的原料形態(tài)類似。月壤內(nèi)還含有鈦、鋁、鐵等金屬。我們想探索一種工藝用月塵制造出陶瓷模具，再用這些模具將月壤中的金屬鑄造成金屬元部件�！�

中科院實驗團隊完成飛行任務后合影留念。（中科院空間應用工程與技術中心 供圖）

然而，微重力環(huán)境下粉末材料難以在制造過程中得到有效控制，國際上普遍采用絲狀材料作為太空制造的主要材料形態(tài)，但該種方式的一次成型精度和表面光潔度較低，實際應用潛力受限。

中國科學家研發(fā)出一種技術，將精細的粉末均勻地混入一種特殊的樹脂中，制作成膏體，再通過光刻固化。

“我們團隊花了兩年多時間研究如何制造這種不會在微重力環(huán)境中四處飄散的膏體，這是我們的技術最具創(chuàng)新，最有價值的部分。這一技術可以用來加工月壤等各種精細粉末�！蓖豕φf。

據(jù)介紹，本次試驗于６月１２日開始，截止到６月１３日下午，共進行了２８次微重力、２次月球重力和２次火星重力飛行，搭載的兩套裝置共獲得１０件陶瓷樣品和８件金屬樣品。

這次制造的陶瓷樣品，包括一面半個手掌大小的具浮雕效果的陶瓷國旗，有五角星和“中國”字樣，一塊六邊形結構件和幾個立方體。金屬樣品包括螺絲釘和一個小扳手。

“我們想驗證通過這一技術可以制造出平整規(guī)則的物體，我們還將測試樣品在不同重力條件下的致密度�！蓖豕φf，“我們獲得的樣品質量都很好，說明這種工藝對不同重力的適應性是非常不錯的，驗證了這種思路是可行的。”

他說，這一新技術有望在未來實現(xiàn)半導體、生物支架、光學部件、微機電系統(tǒng)等產(chǎn)品在太空探索任務中的原位快速制造，也為月塵月壤等月球資源的就位利用提供了新技術途徑，將在太空制造領域產(chǎn)生深遠影響。

王功說，目前試驗所使用的設備還需要人來操作�！拔覀兾磥淼哪繕耸窍Ｍ�可以在無人或機器人參與的情景下開展地外制造工作。但那樣的智能設備會更加復雜�！�

“美國的馬斯克和他的ＳｐａｃｅＸ公司目前正在解決如何讓人類到達其他星球的問題，而我們實驗室要解決的是如何讓人在其他星球生存下去的問題。”王功說。

據(jù)介紹，中國科學院太空制造技術重點實驗室是國際上第一個以先進太空制造技術為研究主題的實驗室，繼２０１６年牽頭開展中國首次“太空３Ｄ打印”技術實驗后，歷經(jīng)兩年多的研究和準備，自主研發(fā)了本次任務所用的納米級類固態(tài)陶瓷膏體材料、３Ｄ打印陶瓷耐高溫模具以及兩套試驗裝備，為中國空間站、在軌服務及深空探索等任務中實現(xiàn)多種材料的高精度制造奠定了必要技術基礎。

來源：新華網(wǎng)