中國首次在太空驗證3D列印技術

新華社北京5月8日電(記者全曉書 喻菲)一台由中國自主研製的"複合材料空間3D印表機"及其在軌列印的兩個樣件8日隨中國新一代載人飛船試驗船返回艙成功返回東風著陸場。

這是中國首次開展軌道3D列印試驗，也是全球首次實現連續碳纖維增強複合材料的太空3D列印。

5月7日1時58分，這套由中國空間技術研究院529廠研製的太空3D列印系統全面完成預定任務，飛船下傳的圖像顯示兩個樣件列印成功，清晰可辨。研究人員還將對返回的印表機和樣件開展進一步性能檢測和綜合評價。

據介紹，碳纖維一直是航空航太應用廣泛的輕質高強材料，連續碳纖維對於複合材料的性能提升具有顯著意義。本次3D列印的兩個樣件均實現了碳纖維的長絲連續，為未來複合材料空間3D列印的應用奠定了重要的技術基礎。

中國空間技術研究院指出，這套列印系統還實現了全部流程無人參與、自動控制。

國內外已有的微重力3D列印研究均有人參與、有人控制、有人管理，設備啟動、加熱、列印等環節工作異常時可以人為干預。此次空間試驗無人參與，系統自身完成全部預定任務，其結構機構、運動控制、電源照明、攝像監控等研製經驗將為後續太空3D列印任務提供重要的技術參考。

同時，本次試驗還實現了微重力環境對3D列印成型機理的全面驗證。

空間3D列印與地面3D列印不同，最重要的差別來自微重力環境對列印過程的影響，為此國內外採用失重飛機進行抛物線飛行試驗，但是一個抛物線週期僅能提供20秒左右的微重力環境。

中國空間技術研究院指出，此次飛船進入預定軌道後，可以提供較長時間的微重力穩定環境，不僅可以考察材料成型工藝，也可以同時檢驗列印系統結構機構的可靠度、運動的精度、成型的品質。

隨返回艙一同返回的3D列印樣件能夠直觀展示微重力對材料、結構機構、控制、成型等影響，其經驗和成果更適合推廣到艙外和大型結構在軌建設中。

此外，新一代載人飛船試驗船還搭載了世界首個基於金屬3D列印技術的立方星部署器。

該部署器由中國商業航太公司星眾空間(北京)科技有限公司研製。部署器連接立方星與運載工具，部署器能否保證發射過程中減振、準確釋放並輸出分離信號以確認分離時刻，是決定立方星發射成敗的關鍵。

本次飛行驗證了3D列印的新型部署器的結構強度、材料性能和空間環境適應性。"3D列印製造的部署器，重量為傳統機械加工產品的一半，加工週期從過去的幾個月縮短為一個星期，領先于傳統加工方式。3D列印技術在航太領域的應用前景將越來越吸引人。"星眾空間首席運營官白瑞雪說。