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美国宇航局3D打印技术再突破——研发出新型金属太空织物

发布时间: 2017-5-16 11:41:31       浏览:


    近年来,美国宇航局(NASA)在3D打印技术方面进行了大量的研究工作,开发了多个实验项目,例如打印复杂的火箭发动机以及仿生太空服,以及一种实时现场检验打印产品的方法。而最近他们又利用该技术研发出了一种新型金属太空织物。

    这种金属织物将大量的方形金属小片以类似传统“锁子甲”的方式连接在一起,发明者 NASA 喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)的系统工程师 Polit Casillas 透露,这一灵感主要来自于传统的纺织品,Casillas 作为一名西班牙服装设计师的儿子,从小就在各种纺织物中长大,他希望创造出一种可以快速折叠变换形状的金属材料,实现更多场景的应用(锻件级金属3D打印服务 天昱)。

    据了解,该材料主要拥有4个特征:可反射、被动热管理、可折叠以及高拉伸强度。该产品的内外两层表面采用不同的结构,兼顾两面性,其中一面可以反射光和热,另一面则能够吸收它们,以此作为热量控制的手段。此外,该材料还可以以多种不同的方式进行折叠并适应各种形状,同时保持足够的拉伸强度,以确保能承受基本的牵引力。


    Casillas 表示,事实上这算是一种新型 3D 打印技术,他们将其称之为“4D 打印”,因为他们在打印立体结构的同时还能够打印出材料的功能属性。凭借上述4种特征,NASA预计这种材料能够在广泛的领域中得到应用,(高性能金属3D打印服务 天昱)例如用来保护宇航员、航天器以及相关设备的安全,防止受到陨石的撞击,访问木星、火星等各种极端环境等等。据悉,NASA计划在未来10年内使用着陆器对木星的月亮“欧罗巴”,而基于该材料的可折叠属性,未来的航天器就能够根据不同的环境、地形状况而改变形态提高探索效率。
    除去多元化的应用模式,这种材料还具备另一个优势,那就是相比传统的制造材料它的生产成本相当便宜。通常情况下,航天器及相关设备的生产制造成本高昂,但是利用这一新型材料以及“4D 打印技术”,企业能够打破传统的设计方式,摆脱了大量零部件的研磨和组装流程,在激光和电子束的精确控制下,(空中客车公司与中国展开科研合作)通过熔融聚合物或烧结金属粉末逐层叠加,最终成品只需由少量部件组成。而在生产过程中,企业还能在不同的开发阶段向产品添加多个功能属性,进一步加速了原型的开发,降低了制造时间与成本。
    JPL空间技术办公室经理AndrewShapiro-Scharlotta认为,这样的生产过程未来可能会改变航天器以及空间系统的制作方式。同时JPL团队还希望在太空中制造这种新型太空织物,宇航员可以在太空中直接回收材料,并将其用于金属织物的制作,这不仅能更大程度地节约成本,对于资源本就相对匮乏的太空而言也是一个明显的优势。
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