太空3D打印最新进展：舱外打印即将开展、体积打印已完成、金属打印正在开展

3D打印技术参考注意到，欧洲新一代重型运载火箭阿丽亚娜6型火箭于7月9日成功发射。这枚火箭在研发过程中，不仅获得了EOS公司的支持，还将开展人类首次舱外3D打印实验。

此次任务共发射了11个有效载荷，这些航天器由不同的航天机构（美国宇航局和欧洲航天局 ）、商业公司和大学提供，其中一项任务是Orbital Matter公司的Replicator项目。该任务旨在测试新的3D打印技术在国际空间站“保护环境”之外的——直接真空和微重力下的打印表现。

舱外打印任务的立方体卫星及打印机

到目前为止，多种类型的聚合物3D打印工艺通常需要预热，这在地球环境并不存在问题。空气热对流可以快速带走零件的热量从而使其冷却，而在太空真空环境下，热量的消散依赖于辐射，通过以红外能量的形式辐射出去，过程很慢，可能需要数月时间。据称，新的3D打印工艺可以直接在真空和微重力下工作，且不需要热量，因此建造结构的速度要快得多。

太空体积3D打印已完成

6月8日，由伯克利工程学院博士生泰勒·沃德尔领导的一组研究人员在3D打印技术方面取得了重大进展，该团队研发的先进微重力3D打印机SpaceCAL在维珍银河07号任务中首次成功在太空进行测试。在任务中，SpaceCAL在140秒内自主打印并后处理了四个测试部件，使用的是一种名为PEGDA的液态塑料。

SpaceCAL 微重力3D打印机

SpaceCAL采用了计算轴向光刻（CAL）技术，这是2017年在加州大学伯克利分校开发的一种开创性的3D打印技术。CAL技术利用光线从粘性液体中塑造出固体物体，相比传统3D打印方法，能够实现更快、更复杂的打印。该技术在微重力条件下有效工作的能力为太空探索开辟了新的可能性，如按需制造航天器部件和医疗用品，从而减少了长期任务中对大量备件的需求。

CAL技术的开发是加州大学伯克利分校、劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）和美国宇航局（NASA）共同努力的结果。机械工程副教授海登·泰勒及其团队，包括沃德尔在内，扩大了CAL能够打印的材料范围——从硅橡胶和玻璃复合材料到生物材料。这种多功能性对于航天器维护和机组人员健康都至关重要，使得生产如O型环、机械支架、牙科修复体和甚至皮肤移植物等关键部件成为可能。

太空金属3D打印实验开始

3D打印技术参考注意到，于此前发射的太空金属3D打印机已经完成调试，并于6月24日开始了样件打印工作。演示视频展示了6月24-27日的打印过程，可以看出打印速度相当缓慢。3D打印技术参考此前曾经介绍过，空间站严格限制了打印机的工作过程， 要求每天的打印时间限制为四个小时，打印一个零件需要约40小时。从视频看出，打印过程与地球演示过程非常接近。

太空3D打印技术发展进程

太空3D打印作为一项前沿技术，近年来取得了显著进展，不仅在技术层面实现了突破，还在实际应用中展现出了巨大的潜力。

1. 首次人类太空3D打印

2014年，人类首次将3D打印机发送至太空，在国际空间站成功打印了包括扳手在内的多个工具和零部件。测试验证了3D打印技术在太空微重力环境下的可行性和有效性，为未来的太空制造提供了技术基础。自2014年首次测试以来，太空3D打印技术不断取得新的进展。除了传统的工具和零部件打印外，还开始尝试在太空中打印生物组织、建筑材料等更复杂的物体。

2. 首次太空生物3D打印

2018年，俄罗斯宇航员在国际空间站上利用3D生物打印机打印出了实验鼠的甲状腺，这是人类首次在太空打印出生物器官。这一成就不仅展示了太空生物3D打印的可行性，还为未来在太空打印更复杂的人体器官和组织铺平了道路。

3. 首次太空连续纤维增强复合材料3D打印

中国在2020年5月的长征五号B载人飞船试验船上，成功搭载了自主研发的连续纤维增强复合材料3D打印机，成为全球首个实现此类技术的国家。该技术采用连续纤维束与热塑性聚合物作为原材料，通过自主研发的打印头实现复合浸渍与熔融沉积，实现了复合材料的一体化制备与成形。

4. 首次太空激光金属3D打印

2024年，空客公司制造的金属3D打印机在国际空间站上成功完成了首批液化测试线的沉积，打印出了熔化的“S曲线”，标志着3D打印机调试成功，并开始进行样件打印工作。

5. 首次太空舱外3D打印实验

2024年7月9日，欧空局发射了用于舱外3D打印实验的打印机，以测试新的3D打印技术在国际空间站“保护环境”之外的恶劣太空条件下的表现。新的3D打印工艺可以直接在真空和微重力下工作，且不需要热量，因此建造结构的速度要快得多。舱外3D打印有助于建造太空太阳能发电厂、大型通信天线、用于科学任务的大型望远镜，甚至更大的空间站。

太空3D打印技术的应用有望减少宇航员对地球补给任务的依赖，实现按需打印备件和工具，提高太空任务的效率和可持续性。通过在太空中直接打印零件，可以避免将大量备用零件运送到太空，从而节省发射成本。太空3D打印技术的发展还将为月球和火星等深空探测任务提供关键支持，确保探测任务的安全和成功。

总的来说，太空3D打印技术在技术突破、实际应用和行业影响等方面均取得了显著进展，并展现出了广阔的应用前景和巨大的发展潜力。

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