長征五號B火箭成功發(fā)射！將驗證3D打印金屬/陶瓷在軌制造

2020年5月5日18時0分，長征五號B搭載新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙，從文昌航天發(fā)射場點火升空。約488秒后，載荷組合體與火箭成功分離進入預定軌道，我國空間站階段的*飛行任務告捷。

這是中國*強火箭“胖五”！這是新一代載人飛船試驗船！

在本次任務中，由中國科學院牽頭負責的空間應用系統(tǒng)在新飛船試驗船安排了在軌精細成型實驗、材料摩擦行為實驗、微重力測量試驗等三項科學實（試）驗，將為未來我國空間站建設運營以及走向更遙遠的深空，進行前瞻科學研究和技術(shù)驗證。

中科院空間應用中心的太空3D打印研究

這次長征五號B火箭成功把我國新一代載人飛船試驗船送入了預定軌道，可以為我國太空3D打印提供了很好的研究機會。

為進一步提升制造精度、擴大可用于太空制造的材料譜系，由中科院空間應用中心研究團隊研制的“在軌精細成型實驗裝置”將創(chuàng)新采用立體光刻3D打印技術(shù)對金屬/陶瓷復合材料進行微米級精度的在軌制造。

太空失重環(huán)境是立體光刻技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)之一，普通的打印漿料在失重條件下無法保持穩(wěn)定形態(tài)，會發(fā)生爬壁導致液面起伏影響打印；通過國內(nèi)外失重飛機，先后進行了數(shù)百次微重力環(huán)境下的實驗，對漿料在失重條件下的流變行為及內(nèi)在機理進行了分析，利用化學及物理方法對漿料進行優(yōu)化使其從液態(tài)變?yōu)檐浳镔|(zhì)形態(tài)，軟物質(zhì)特有的屈服應力在失重條件下抵抗形變，抑制爬壁，且在較高剪切力作用下其又可以恢復良好的流動性，保證了3D打印順利進行。

據(jù)了解，中國科學院太空制造技術(shù)重點實驗室（CAS Key Laboratory of Space Manufacturing Technology, SMT）成立于2017年底，依托中國科學院空間應用工程與技術(shù)中心，是一個以“太空制造技術(shù)”為研究專題的科研實體。

早在2018年6月13日，中科院太空制造技術(shù)重點實驗室（依托單位為空間應用中心）科研人員在瑞士杜本多夫利用歐洲失重飛機圓滿完成了國際*微重力環(huán)境下陶瓷材料立體光刻成形技術(shù)試驗和基于陶瓷模具的金屬材料微重力環(huán)境下鑄造技術(shù)試驗，獲得多個完好的制造樣品及豐富的實驗數(shù)據(jù)。

太空3D打印的作用和優(yōu)勢一般來說，當國際空間站內(nèi)缺少某種工具或部件時，宇航員們就得花上數(shù)周甚至數(shù)月等待地面送來物資補給。有了太空3D打印機，技術(shù)人員在地球上設定出物品的制造程序（也就是設計模型文件），然后用電子郵件發(fā)送至國際空間站，整個過程耗時不到一周；而實際打印時間只有約4小時。南極熊3D打印網(wǎng)了解到，無論是美國，還是歐洲，還是俄羅斯，都在太空3D打印領域投入了熱情的研究。

3D打印技術(shù)在太空的操作環(huán)境與地球大不相同，技術(shù)難度也不一。在地球上，依靠重力，3D打印機擠出的加熱塑料、金屬或其他材料能自然地沉積，一層一層打印出三維物體。而在太空零重力條件下，需要使用以給定速率旋轉(zhuǎn)的離心機來確保材料沉積到位，或者修改3D打印的過程來使設備平穩(wěn)運行。不過，原本基于地球的3D打印技術(shù)更容易適應有著微重力環(huán)境的月球和火星。

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