【機床商務網 機床上下游】3D打印的未來不僅僅在于用于地球上的制造業(yè)，還在于用于航天領域的空間制造。Made In Space公司正致力于將這一切變?yōu)楝F實。Made In Space 新的太空制造計劃是一臺形似蜘蛛的太空制造設備Archinaut，該設備集成了3D打印機和機械臂。
 

　　近Archinaut取得了重大突破，3D打印了復雜硬件和超空間結構，并在模擬環(huán)境下的外空間環(huán)境中成功通過測試。
 

　　自主的空間建設
 

　　Made In Space的工作場所位于加州的 Moffett Field，是由一個廢棄的海軍航空基地改造而成的，在這里還有NASA的Ames研究中心以及其他空間技術創(chuàng)業(yè)公司。美國現在的一個趨勢是私人公司正在開始協助甚至接管美國航空航天局的一些任務，這些任務正推動空間探索走向商業(yè)化。
 

　　具體來說，NASA的Archinaut TDM 項目是由Made In Space牽頭，以期在2020年終將這項技術投入軌道空間建設中。而當前Archinaut完成在微重力環(huán)境中完成制造任務的測試代表了重大里程碑。
 

　　Archinaut本質上是一個具有機器人手臂的3D打印機，可以自動地組裝和打印結構件。通過測試的是用于組裝空間站或探測車的大型梁結構件和其他部件。NASA技術將在2018年進行另一項重大測試，下一步將是送到空間中進行實際測試。
 

　　空間制造具有巨大的潛在優(yōu)勢，不僅適用于太空探索和定居，這項技術的成功將意味著太空中的建設任務可能變得越來越自主，獨立于人類的參與，并且由于在發(fā)射時占用更少的初始資源，更具成本效益。
 

　　達到目標目的地后，機器人3D打印機可以在現場打印并組裝所需的所有零件，進行各種不同的任務和實驗。甚至可以擴展到生產更多的機器人3D打印機，而這種完全自我復制的技術將使外層空間建設發(fā)展呈指數級增長，也許將實現在月球或火星上自發(fā)建造定居點。
 

　　從11月開始，Made In Space還將開始使用名為ZBLAN的稀有玻璃材料進行光纖的空間生產。這種材料將使纖維能夠傳導比常規(guī)硅纖維高達100倍的信號。有趣的是在空間中制造ZBLAN材料比在地球上容易得多，因為在地球的重力環(huán)境下會導致不希望出現的晶體形成。
 

　　3D科學谷REVIEW
 

　　如果在地球上制造航天器，航天器上的結構需要被折疊起來，等到送入太空之后再展開。Archinaut具有的一個優(yōu)勢是直接在太空中進行制造，無需折疊。在打印材料足夠充分的情況下，可以制造出非常大的航天器。這種太空直接制造的方式，也減少了對航空器進行“空間優(yōu)化”的需求，實現全新的航天器設計，同時減少太空發(fā)射的成本。未來，Archinaut也可以用于制造和裝配衛(wèi)星中需要升級的零部件。
 

　　聽起來，Archinaut或從SpiderFab的制造理念發(fā)展而來。不用將整個空間結構送入太空，未來火箭可能僅需搭載原材料，然后在軌道上由“蜘蛛制造”系統建造而成。比起平整包裝的碳纖維片材，一個完整的無線電天線將占據更多空間。人類很快將能像蜘蛛在地面織網一樣，在太空中建造巨大的空間結構。2015年，在NASA的資助下，系繩無限公司(Tethers Unlimited)正在研發(fā)稱為“蜘蛛制造”(SpiderFab)的太空制造系統，可利用蜘蛛形機器人在太空中集成大型空間結構。
 

　　“蜘蛛制造”概念的核心是一個多臂機器人，用于部署到太空以建造空間結構組件，從一個“噴絲器”排出并熔合碳纖維條，像地球上織網的蜘蛛一樣沿著桁架網絡爬動，終對這些組件進行集成，制造出整個物體。根據系繩公司的計劃，“蜘蛛制造”系統將能用于建造大型無線電天線、航天器架構和太陽能電池陣列。
 

　　在地面建造并集成所有部件然后整體發(fā)射入軌的航天器制造模式非常昂貴且耗時，航天器尺寸還會受到折疊并放置在火箭整流罩內的可展裝置尺寸的限制。“蜘蛛制造”技術可降低成本并提率。此概念概念需要將碳纖維等原材料送入軌道。在軌道上，機器人利用這些材料建造桁架子結構，并將這些子結構組裝并集成為大型系統。這種方法的潛在效益很多，主要是可以部署比當前火箭整流罩尺寸大得多的孔徑和基線等空間結構。這種方法將為廣泛的NASA、國防部和商業(yè)空間任務帶來更高功率、更高分辨率、更高靈敏度和更大帶寬。此外，太空中建造的物體將比從地面發(fā)射的那些擁有更新、更簡單和更現代化的設計，因為它們不需要經受嚴酷的發(fā)射環(huán)境。這將降低設計復雜度并減輕系統質量，進一步帶來巨大成本節(jié)省。
 

　　3D科學谷認為，蜘蛛機器人的制造原理聽起來或許“小眾”，但并不排除這種3D打印技術應用到基礎工業(yè)制造領域的可能性。2016年，西門子技術研究院在普林斯頓大學的技術團隊研發(fā)了一種八條腿的3D打印機器人，它的名字是SiSpis。SiSpis 的外形和工作原理非常像一只蜘蛛，身上裝有一個可擠出PLA 打印材料的3D打印機、相機和激光掃描儀。
 

　　SiSpis通過攝像頭和激光掃描儀來分析自己的環(huán)境，并計算自己可以完成哪些工作任務。通過西門子的產品設計、建模和仿真研究團隊給出的算法，其他蜘蛛將根據這些數據決定他們需要完成的3D打印任務。整個過程可以確保沒有被遺漏的區(qū)域。蜘蛛機器人擠出打印材料的過程，就像蜘蛛吐絲、織網一樣，逐漸完成一個大型物品的3D打印。SiSpis 蜘蛛機器人在每次充電之后可以持續(xù)作業(yè)兩個小時。

    （原標題：里程碑！Made In Space 3D打印大型梁結構件并通過測試）