从张小平“影响”中国登月，谈3D打印在太空探索中的应用
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前几日朋友圈被一篇题为《离职能直接影响中国登月的人才，只配待在国企底层？》的文章刷屏，文章剑指研究所、国企的人才机制和办事低效，但随即文章被和谐，相关单位出面澄清：国家的登月绝不可能因为一个人的离开而停滞不前。事实确实如此，但不得不承认，文章还是戳中了一些体制下的痛点，业务正确是否有让位于政治正确？资源是否有充分合理利用？畅谈的创新是否真的敢于实践？此文之所以引起轰动肯定有更深层次的原因。
中国航天这一浩大的工程绝不会因为一两个人的去留受到影响，太空探索，困难重重，中国也早已形成完善的人才建设体系，但此次我们要谈的跟这些没有关系。
航天工程依靠的还得是科技，新技术、新工艺、新材料的应用，诸如3D打印这样的新技术已经在航空航天领域展露头角，我们要谈的是新技术的应用情况，是3D打印在太空探索中的应用情况。接下来，跟随笔者一览国际上3D打印在太空探索中的应用。
Made In Space—第一个将3D打印机送至国际空间站的公司
MIS是新太空空间最为著名的3D打印公司之一，曾两次将3D打印机送至国际空间站，他们在ISS（国际空间站）接受地面客户的订单，并已经为客户打印了太空广告、一个众包雕塑以及教育项目，比如企业太空计划等。MIS获得了一笔拨款专用于开发一种混合金属3D打印机，研发成功后送至ISS。将3D打印机放于太空，然后根据需要直接将材料打印成所需的零部件或飞行器等，便不需要将所需物品从地球带至太空，这将会极大削减发射成本，给太空探索和商业化等带来革命性的变化。
在太空打印的金属铸造扳手
MIS目前的目标是在太空中制造小型部件，但最终目标是能够建造大型结构，如卫星、国际空间站的一个模块等。为了达到这一目标，MIS正在研发Archinaut，这是一款3D打印组装系统，可以制作装配用的桁架，然后用机器人手臂和机器视觉将桁架连在一起，制造出更大的物体。
Tethers Unlimited—可回收塑料的3D打印机
TUI的3D打印机Refabricator，不仅可以3D打印物品，还可以回收利用航空级塑料ULTEM。不同于地球上的塑料回收，该3D打印机将回收的塑料磨成细小碎片后将材料熔化，再制造成小便池漏斗、耳窥器或其他通常需要在使用后丢弃的物品（宇航员要在几年的太空旅行中使用成百上千个这样的物品，用完扔掉之后，需要从地球重新运输到太空）。这样既可以节省材料，又可以减轻预制物品所占的货物负荷。
迷你冰箱大小的改装器能够回收和利用3D打印太空级ULTEM塑料
GKN航空—运载Ariane 6号火箭卫星上的3D打印金属零件
英国航空公司GKN使用激光焊接和激光金属沉积技术，打印了50多公斤的金属喷嘴。该喷嘴直径2.5m，除了使用增材制造技术加强喷嘴结构和连接部件外，还增加了关键的结构特征，使喷嘴上的部件数量从1000个减少到了100个，零件数量减少90%，成本减少40%，生产时间减少30%。
这个喷嘴将被集成到由空中客车开发的运载Ariane 6号火箭卫星上，计划在2020年发射。
Stratasys—开启猎户座探索
Stratasys已在航空航天领域深耕许久，除了为空客A350提供了大量的3D打印塑料部件之外，还将继续向太空提供大量的3D打印零部件。
猎户座飞船利用Stratasys Antero 800NA建造一个复杂连接的3d打印对接舱门
Stratasys将与洛克希德•马丁公司和凤凰公司在猎户座太空舱的建造上进行合作，使用Antero材料的静电耗散版为航天器打印100多个零件 。Antero 800NA是聚醚酮酮(PEKK)的一种形式，具有太空旅行所必需的机械、热和化学特性。在可能被打印的部件中，有一个关键组件，它由6个互锁3d打印部件组成，位于猎户座对接舱口外。
Oxford Performance Materials—PEKK的先驱者
OPM是PEKK材料打印的先驱，已经为波音公司领导的航天器项目打印了部分PEKK部件，还为即将搭载7名乘客前往国际空间站近地轨道的CST-100“星班轮”宇宙飞船打印了600多个PEKK零件。
由OPM为波音CST-100星班轮打印的OXFAB复合结构部件
Relativity Space—世界上最大的金属3D打印机
大多数的3D打印公司打印一些火箭构成部分的小部件，再者就是火箭发动机等，Relativity Space也利用3D打印技术制造了火箭发动机的部分部件，如用于火箭上段的一个全尺寸燃烧室喷嘴点火装置和一个全尺寸燃料箱，直径7英尺，高度14英尺，但是他们更想要打印整个火箭。要做到这一点，除了跳出盒子思维之外，还要重新发明盒子本身，这就是为什么Relativity Space开发了一种新的金属3D打印技术，并制造了世界上最大的金属3D打印机的原因。
Relativity Space已经完成了其3d打印的Aeon火箭的第100次高温测试
星际之门拥有三个工业机器人手臂，是世界上最大的金属3D打印机
这台世界上最大的金属3D打印机被称为“星际之门（stargate）”，是混合定向能量沉积系统。依赖于三个工业机械臂，使用初创公司编写的协作机器人路径规划软件协同工作。两个机械臂具有高功率激光器，可在同一零件上工作。而第三个机械臂可以执行必要的加工与打磨，完成最终工作。
目前中国在太空探索中是否有利用到3D打印技术并没有太多的资料披露，因此在本文中笔者无法展示，但我国对于没有验证过的新技术慎之又慎。一位系统内的传统工艺工程师讲3D打印，“谁敢用啊，传统的工艺都已经几十年了，确定是没有问题的。你3D打印能确保不出问题吗，出了问题谁能负的了责任？”
问题回到文章开始，中国的探月工程不会因为一两个人的离开就停滞不前，所依赖的终究还是新技术。3D打印已经被中国航天重视，但迟迟没有大的动作也只能说明在当前的工艺条件下使用还不成熟，还面临很多问题要克服，这也从侧面说明了我们国家3D打印本身在国际上还存在差距，如何实现突破，是值得我们所有人思考的。
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原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：从张小平“影响”中国登月，谈3D打印在太空探索中的应用