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3D金屬打印機(jī)讓鋼鐵材料進(jìn)入“太空時代”
來源:天津恒永興鋼管 日期:2024年09月29日 本文關(guān)鍵字:鋼鐵材料

3D金屬打印機(jī)讓鋼鐵材料進(jìn)入“太空時代”
9月20日,世界鋼協(xié)官方發(fā)布了一篇題為《3D金屬打印技術(shù)應(yīng)用到國際空間站》的文章。文中提到,近期,歐洲航天局哥倫布實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的一臺3D金屬打印機(jī)在國際空間站成功打印出了首個鋼鐵組件,這一創(chuàng)舉推動鋼鐵材料邁進(jìn)了“太空時代”。作為全球首例,這臺打印機(jī)運(yùn)用液態(tài)不銹鋼打印出了一小條S形曲線,有力地證明了3D鋼鐵增材制造(一種每次構(gòu)建一層物體的工藝)能夠在太空環(huán)境中得以實(shí)現(xiàn)。
“這條S形曲線屬于‘測試線條’,它標(biāo)志著3D金屬打印機(jī)調(diào)試大功告成。不久之后,我們將會嘗試打印出完整的鋼鐵零件。”歐洲航天局技術(shù)官羅布・波斯特馬(RobPostema)介紹道。這臺3D金屬打印機(jī)僅有一臺常規(guī)微波爐般大小,由空客國防航天公司、AddUp公司(法國工業(yè)增材制造商)、克蘭菲爾德大學(xué)等聯(lián)合開發(fā),歐洲航天局為其提供項(xiàng)目資助,并于今年1月份方才運(yùn)抵國際空間站。
文章指出,打印機(jī)抵達(dá)國際空間站后,安裝環(huán)節(jié)至關(guān)重要。歐洲航天局的丹麥籍宇航員安德烈亞斯・莫根森(AndreasMogensen)負(fù)責(zé)將打印機(jī)穩(wěn)固在哥倫布艙內(nèi),并保證密封效果,以此保障航天設(shè)備和宇航員的安全。鑒于高功率激光器存在的安全隱患,航天員必須對打印機(jī)內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格把控,防止有害氣體或顆粒泄漏至國際空間站。同時,還需降低內(nèi)部空氣中的氧氣含量,以降低金屬打印過程中因高溫而引發(fā)燃燒的風(fēng)險。3D打印流程從不銹鋼絲的沉積起始,與傳統(tǒng)的塑料絲打印不同,這些不銹鋼絲通過高功率激光熔化,激光溫度高達(dá)1200攝氏度,激光將金屬絲熔化后逐層沉積于移動板上,逐步構(gòu)建出零件。值得留意的是,打印機(jī)的實(shí)際操作員身處法國的CADMOS用戶支持中心,位于國際空間站的航天員僅需操作排氣閥等,即可開啟打印。
羅布・波斯特馬表示,盡管基于聚合物的3D金屬打印機(jī)在國際空間站打印其他物體已有一段時日,航天人員也積累了一定經(jīng)驗(yàn),但金屬制品的打印難度相對更大。為測試打印機(jī)在太空工作中的各類可能性,航天員首先要打印一些預(yù)定形狀的金屬,而后將這些金屬送回地球,方便科學(xué)家對比其與在正常重力條件下于地球上打印的相同形狀金屬的質(zhì)量和性能。科學(xué)家們會通過對比相關(guān)數(shù)據(jù),了解微重力對打印過程和金屬的影響。這將有助于改進(jìn)未來的3D打印技術(shù),增強(qiáng)“太空制造”的可靠性。
相關(guān)學(xué)者稱,傳統(tǒng)的太空探索部件生產(chǎn)依賴于地球上的制造與運(yùn)輸,不僅成本高昂,運(yùn)輸過程也極為復(fù)雜。通過在國際空間站開展3D金屬打印,宇航員能夠在軌道上直接制造工具和部件,大大縮短了運(yùn)輸時間、降低了運(yùn)輸成本,對于執(zhí)行長期任務(wù)意義非凡。截至7月中旬,國際空間站的這一團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功打印了55層結(jié)構(gòu),完成了第一個完整樣品的一半。通過優(yōu)化打印過程,他們計劃將打印時間從每天3.5小時延長至每天4.5小時,以進(jìn)一步提升效率。

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