不是主角，但不可或缺：3D打印在NASA阿尔忒弥斯2号中的真实角色
4月2日，美国宇航局从肯尼迪航天中心成功发射阿尔忒弥斯二号飞船，时隔半个世纪，美国在此执行载人绕月任务。
这次任务被NASA认为是一个重要的里程碑，它标志着阿尔忒弥斯计划的首次载人飞行，也是其重返月球计划的关键一步。值得关注的是，阿尔忒弥斯2号任务还显示出3D打印技术如何融入此类任务的过程。在未来几年，了解如何维持这些任务的运行至关重要。
载人绕月任务及3D打印技术的应用
“阿尔忒弥斯二号”并非登月任务，而是一次载人全系统测试。与“阿波罗8号”类似，宇航员将绕月飞行并返回地球，验证飞船、生命维持系统和整体任务架构。此次任务预计持续约10天，宇航员返回地球后将溅落在太平洋。
如果“阿尔忒弥斯二号”任务按计划进行，它将为未来载人登月并建立长期驻留基地的任务铺平道路。这不仅仅是重返月球，而是要长期驻留。
阿尔忒弥斯计划规模庞大，但增材制造技术并未得到广泛应用，这也在意料之中。在航空航天领域，认证、可靠性和长期验证至关重要，因此新技术的采用需要格外谨慎。正因如此，3D打印技术被应用于特定领域，并展现出显著优势。在NASA及其承包商中，该技术已应用于以下三个主要领域：
1. 航天器（猎户座）
搭载宇航员的猎户座飞船也包含3D打印部件。猎户座飞船的主承包商利用增材制造技术生产了飞船多处的零件，例如支架、电缆导轨、环境控制系统组件和外壳。其中许多零件采用激光金属3D打印工艺制造，因此可以一次性完成，无需组装。
这些部件很重要，它们有助于减轻重量、简化制造工艺，并在性能至关重要的领域提高可靠性。
2. 工装、测试和地面系统
在阿尔忒弥斯计划中，增材制造技术的应用很大一部分都发生在幕后。美国宇航局（NASA）的各个中心，例如马歇尔太空飞行中心和肯尼迪航天中心，以及承包商都依赖3D打印技术来制造工装、进行测试和地面作业。
这包括用于验证发动机和航天器部件的定制测试夹具和工装，以及用于支持生产和集成的快速原型、装配辅助工具和其他制造工具。许多此类部件都采用熔融沉积成型（FDM）等聚合物基工艺制造，使团队能够快速地设计、打印和测试部件。
虽然这些部件本身并不用于飞行，但它们在阿尔忒弥斯计划中发挥着至关重要的作用，帮助工程师更快地迭代、降低成本并在开发早期解决问题。
3. 火箭发动机部件（SLS）
3D打印技术在太空领域最重要的应用之一是火箭发动机，尽管它们在本次任务中并非最引人注目。美国宇航局的重型运载火箭——太空发射系统（SLS）——使用的是最初为航天飞机开发的RS-25发动机。
NASA及其合作伙伴在过去几年中一直在RS-25发动机中引入3D打印部件，包括用于减少振动的弹簧蓄能器系统部件，以及某些阀门和内部组件。预计在未来阿尔忒弥斯计划的新版本发动机中，增材制造技术将占据更大的比例。
这正是3D打印技术可能发挥最大作用的领域之一。火箭发动机是航空航天领域最复杂的系统之一，需要在极端条件下运行。即使是微小的改进也至关重要。增材制造技术能够简化设计、减少零件数量，并制造出使用传统方法难以甚至无法实现的内部通道。
3D打印目前还无法实现的功能
阿尔忒弥斯二号也展现了增材制造技术目前的应用场景。但它并没有打印整枚火箭或大型飞行结构。其核心系统仍然采用经过数十年验证的传统方法制造。
3D打印技术的应用是选择性的。它应用于能够创造价值的领域，例如复杂零件、轻量化结构和快速迭代，而不是完全取代传统制造方式。
这与增材制造研究（AMR）近期的分析结果相符，行业增长越来越依赖于特定应用，而非整个系统的广泛采用。这种差异至关重要，尤其是在人们常常误以为3D打印技术的应用范围比实际情况更广的情况下。
Relativity Space使用3D打印机打印高大的燃料箱
3D打印在长期任务中将发挥重大作用
3D打印技术在阿尔忒弥斯计划中的真正影响不仅仅体现在这次发射上，更在于其后续发展。未来的任务旨在建立人类在月球上的长期存在，这将彻底改变问题的性质。
在地球上，制造业依赖于供应链，原材料和零部件在全球网络中流通。但在月球上，这种模式行不通。运输耗时过长，有效载荷能力有限，而且每一公斤都价格昂贵。在这种环境下，制造业必须更靠近需求地进行生产。
在很多项目中，科学家们正在研究如何利用激光在月球上用月壤进行3D打印结构。3D打印技术参考注意到，我国也研究了“月球打砖机”。
基本上，如果零件无法轻松运输，就只能就地制造。这正是3D打印真正发挥作用的地方。任务无需运送实体部件，而是可以携带数字文件，按需生产零件，无论是工具、替换零件，还是更复杂的设备，例如医疗应用。
未来，3D打印技术的应用范围远不止于制造小型部件。全球航天大国的研究团队都在探索如何利用月球风化层作为材料进行原位3D打印，目标是利用现有的资源来建造所需的各种设施，包如着陆平台、防护结构、居住舱等等，从而减少从地球运输物资的需求。
注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印
