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使用3D打印解决长时间太空飞行的挑战

更新时间:2020-09-16 12:09点击:

  国际空间站一直是宇航员的故乡,已有19多年的历史了。宇航员使用空间站上的数十种特殊设施进行科学研究,这也为他们提供了吃饭,睡觉,放松和锻炼的地方。为了使所有这些成为可能,每年需要向该站发送7,000磅以上的备件。另有29,000磅的航天硬件备件存储在空间站上,另有39,000磅存储在地面上,可根据需要进行飞行。

使用3D打印解决长时间太空飞行的挑战

  该物流支持系统非常适合在地球上空250英里的轨道上飞行并易于进行货物补给任务的航天器。但是,这对于将来的登月和火星飞行任务不切实际。在这种长途航行中,宇航员需要能够基本按需制造自己的备件,工具和材料-既可以满足常规需求,又可以快速适应不可预见的需求。在-空间使用3- d印刷技术制造(ISM)可能是一个答案。

  NASA马歇尔太空飞行中心(MSFC)的ISM项目及其商业合作伙伴正在使用该空间站测试各种技术来提供此功能。NASA Ames研究中心基于物理的建模小组提供了额外的分析和建模支持。

  该项目于2014年向太空站发送了第一台3D打印机。该打印机由“太空制造”(Made in Space)开发,使用熔融长丝制造(FFF)工艺,将连续的塑料线通过加热的挤出机进料,然后通过层以创建三维对象。“零重力”中的3D打印研究产生了数十个零件,研究人员对这些零件进行了分析并与实地进行了比较。分析表明,微重力对该过程没有工程学上的重大影响,表明3D打印机在太空中可以正常工作,并为长期任务的新物流系统铺平了道路。

  MSFC的共同研究人员Tracie Prater说:“到目前为止,我们目前基于工作的假设是,这种特殊的3D打印过程不会受到微重力的显着影响。”“飞行和地面标本组之间存在一些差异,这很可能归因于增材制造过程中常见的后续构件的固有可变性。与任何过程一样,良好的过程控制也很重要。技术演示的想法是为了证明您可以在微重力下完成这项工作,而唯一的测试方法就是随着时间的推移逐步进行操作。”

  然后,太空制造公司开发了增材制造设施(AMF),可以使用多种材料进行印刷,包括工程塑料。第二项调查是AMF-ABS Design Values,它是在空间站上用这台打印机制造的零件,以便与在地面上制造的零件进行比较。普拉特说:“我们打印了许多样本,并且正在编写分析报告。”“我们采用了不同的测试方法,研究了灯丝铺放对零件性能和一致性的影响。一个挑战是,对于测试3D打印材料的确没有严格的标准,但是包括NASA在内的各种组织,正在制定测试程序。”


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