2020年5月，在由長征5號B運載火箭搭載發(fā)射的中國新一代載人飛船試驗船上，進行了一項特殊的實驗——由立體光刻3D打印機進行陶瓷、金屬復合材料的微米級精度在軌制造。

陶瓷軟物質材料精密太空制造技術-3D打印機

這是國際上第一次在太空進行該類試驗，這是成立于2017年的中國科學院太空制造技術重點實驗室做出的成果，然而這批青年科研隊伍平均年齡為33歲。從2014年以來，奮戰(zhàn)七余載，他們探尋如何在微重力環(huán)境下進行3D打印，將中國制造搬到太空，這不僅是空間距離上的一大步，更是我國太空制造領域前進中的關鍵一步。

中國科學院太空制造技術重點實驗室-團隊合影

“如果需要的零部件在太空里就能直接制造，將是人類太空探索技術的一次革命性進展?！蓖豕Ρ硎荆侵袊茖W院空間應用工程與技術中心研究員、太空制造技術重點實驗室主任。太空制造技術是一項對未來航天探索任務具有革命性影響的戰(zhàn)略性技術，是人類擺脫對地球資源補給依賴，探索更深遠宇宙空間所必須掌握的關鍵技術之一。

讓我們一起來回顧這只中國平均年齡只有33歲的青年科研隊伍是如何走到今天的。

2014年9月，美國航空航天局在全球第一次將一臺打印機送到國際空間站，也是在這一年我國成立科研團隊開始太空制造研究。

2015年，王功開始策劃第一次微重力環(huán)境下的3D打印試驗。由于當時我國還沒有建成空間站，借助中科院與德國宇航局的合作關系，團隊將試驗挪到了歐洲航天局的失重飛機上。

經過特殊改裝設計的FDM3D打印機

在8000米高空，當飛機關閉發(fā)動機，開始一個自由落體的拋物線下降時，會產生22秒的微重力環(huán)境。正是利用31次重復循環(huán)的22秒微重力環(huán)境狀態(tài)，王功團隊不斷測試3D打印效果，打印出“中國科學院”五個字。

通過這次試驗，王功發(fā)現(xiàn)熔融沉積技術的兩個缺陷：產品性能有限并且制造精度距離在軌直接裝配使用還存在不小距離。為此，在完成首次微重力模擬試驗之后，中科院太空制造實驗室轉向利用立體光刻來進行太空制造的路線。

2018年，經過探索、試驗，團隊選擇將陶瓷粉末、樹脂溶液和光引發(fā)劑等材料進行混合匹配，開發(fā)出一種全新的陶瓷膏體材料。這種材料類似牙膏狀，在沒有外力時，可以保持固有形態(tài)，如此一來，在微重力環(huán)境下，仍然可以保證液體的形態(tài)可控，進而完成立體光刻的成型工藝。

進行立體光固化試驗的3D打印機

7月，在瑞士，團隊首次在微重力環(huán)境下進行陶瓷材料立體光刻制造技術試驗，后面又在失重飛機上進行了試驗，立體光刻工藝被證明行得通，團隊將“不可能”變成了“可能”，這也是中國團隊在太空制造領域首次提出并驗證一個新思路。在此之前這個方案被美國航空航天局研究過并被否定了。

2019年10月，在陜西西安閻良，團隊通過與中國試飛院合作，完成了我國首次自主微重力模擬飛行試驗。

國內首次自主失重飛行試驗模擬打印的70周年模型

從2015年以來，團隊先后完成了4次面向不同工藝和材料的地面微重力模擬飛行試驗，從面向陶瓷漿料的立體光刻技術到金屬材料鑄造工藝、聚合物基復合材料回收與循環(huán)利用，團隊一次次潛心探索，一次次突破技術難點。

如今，在王功心中，還有很多技術難題求解答案，“太空制造不僅僅是在太空開展3D打印，還有很多制造方式正在進行嘗試。目前都是非常簡單的探索，重要的是以應用需求為導向，3D打印是解決太空制造的終極手段么，在我看來，實際上這項技術還有許多需要提高和改進的地方?！?br />

團隊在陜西西安閻良的合影

王功坦言，如果太空制造存在小型零部件制造、大型空間裝置制造及在軌組裝、地外環(huán)境綜合設施制造等三個階段的話，那么人類目前的技術也只是處于在第一個階段，盡管如此，隨著上下行運輸手段的豐富和技術的進步，實現(xiàn)太空辦工廠的愿望并不會太遙遠。

來源：共青團新聞聯(lián)播

2020年5月，在由長征5號B運載火箭搭載發(fā)射的中國新一代載人飛船試驗船上，進行了一項特殊的實驗——由立體光刻3D打印機進行陶瓷、金屬復合材料的微米級精度在軌制造。

陶瓷軟物質材料精密太空制造技術-3D打印機

這是國際上第一次在太空進行該類試驗，這是成立于2017年的中國科學院太空制造技術重點實驗室做出的成果，然而這批青年科研隊伍平均年齡為33歲。從2014年以來，奮戰(zhàn)七余載，他們探尋如何在微重力環(huán)境下進行3D打印，將中國制造搬到太空，這不僅是空間距離上的一大步，更是我國太空制造領域前進中的關鍵一步。

中國科學院太空制造技術重點實驗室-團隊合影

“如果需要的零部件在太空里就能直接制造，將是人類太空探索技術的一次革命性進展?！蓖豕Ρ硎荆侵袊茖W院空間應用工程與技術中心研究員、太空制造技術重點實驗室主任。太空制造技術是一項對未來航天探索任務具有革命性影響的戰(zhàn)略性技術，是人類擺脫對地球資源補給依賴，探索更深遠宇宙空間所必須掌握的關鍵技術之一。

讓我們一起來回顧這只中國平均年齡只有33歲的青年科研隊伍是如何走到今天的。

2014年9月，美國航空航天局在全球第一次將一臺打印機送到國際空間站，也是在這一年我國成立科研團隊開始太空制造研究。

2015年，王功開始策劃第一次微重力環(huán)境下的3D打印試驗。由于當時我國還沒有建成空間站，借助中科院與德國宇航局的合作關系，團隊將試驗挪到了歐洲航天局的失重飛機上。

經過特殊改裝設計的FDM3D打印機

在8000米高空，當飛機關閉發(fā)動機，開始一個自由落體的拋物線下降時，會產生22秒的微重力環(huán)境。正是利用31次重復循環(huán)的22秒微重力環(huán)境狀態(tài)，王功團隊不斷測試3D打印效果，打印出“中國科學院”五個字。

通過這次試驗，王功發(fā)現(xiàn)熔融沉積技術的兩個缺陷：產品性能有限并且制造精度距離在軌直接裝配使用還存在不小距離。為此，在完成首次微重力模擬試驗之后，中科院太空制造實驗室轉向利用立體光刻來進行太空制造的路線。

2018年，經過探索、試驗，團隊選擇將陶瓷粉末、樹脂溶液和光引發(fā)劑等材料進行混合匹配，開發(fā)出一種全新的陶瓷膏體材料。這種材料類似牙膏狀，在沒有外力時，可以保持固有形態(tài)，如此一來，在微重力環(huán)境下，仍然可以保證液體的形態(tài)可控，進而完成立體光刻的成型工藝。

進行立體光固化試驗的3D打印機

7月，在瑞士，團隊首次在微重力環(huán)境下進行陶瓷材料立體光刻制造技術試驗，后面又在失重飛機上進行了試驗，立體光刻工藝被證明行得通，團隊將“不可能”變成了“可能”，這也是中國團隊在太空制造領域首次提出并驗證一個新思路。在此之前這個方案被美國航空航天局研究過并被否定了。

2019年10月，在陜西西安閻良，團隊通過與中國試飛院合作，完成了我國首次自主微重力模擬飛行試驗。

國內首次自主失重飛行試驗模擬打印的70周年模型

從2015年以來，團隊先后完成了4次面向不同工藝和材料的地面微重力模擬飛行試驗，從面向陶瓷漿料的立體光刻技術到金屬材料鑄造工藝、聚合物基復合材料回收與循環(huán)利用，團隊一次次潛心探索，一次次突破技術難點。

如今，在王功心中，還有很多技術難題求解答案，“太空制造不僅僅是在太空開展3D打印，還有很多制造方式正在進行嘗試。目前都是非常簡單的探索，重要的是以應用需求為導向，3D打印是解決太空制造的終極手段么，在我看來，實際上這項技術還有許多需要提高和改進的地方?！?br />

團隊在陜西西安閻良的合影

王功坦言，如果太空制造存在小型零部件制造、大型空間裝置制造及在軌組裝、地外環(huán)境綜合設施制造等三個階段的話，那么人類目前的技術也只是處于在第一個階段，盡管如此，隨著上下行運輸手段的豐富和技術的進步，實現(xiàn)太空辦工廠的愿望并不會太遙遠。

來源：共青團新聞聯(lián)播