奧本大學完成模擬零重力條件下納米顆粒3D打印機測試
時間：2025-07-08 10:01 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2025年7月7日，美國奧本大學電氣與計算機工程系最近在NASA贊助的模擬零重力拋物線飛行中成功測試了一臺緊湊型納米顆粒3D打印機。這套設備展現出在軌道上直接制造柔性電子設備（例如傳感器、電路和天線）的巨大潛力。
這套系統由戈德博爾德電氣與計算機工程副教授 MasoudMahjouri-Samani 與研究生 Aarsh Patel 以及奧本大學研究與創新園區的研究工程師 Colton Bevel 合作開發。項目名為“太空干式打印電子和半導體設備”，今年早些時候獲得了 87 萬美元的資助，用于支持其開發和測試。
微重力飛行試驗取得顯著成果
此次飛行測試于今年5月在堪薩斯州薩利納上空進行，測試搭載的是一架改裝的波音727飛機，名為“Vomit Comet”。飛機完成了大約30個拋物線弧，每個拋物線弧提供23至25秒的微重力環境，在此期間，團隊評估了LASED系統（激光燒蝕和燒結沉積）。
馬朱里-薩馬尼說道：“這是一次一次性的勝利。從第一個拋物線開始，這臺機器就打印得非常漂亮。首飛就取得如此高的成功率極其罕見。”他強調，能夠直接在太空中制造電子設備對于深空任務、低地球軌道運行或延長國際空間站停留時間至關重要，因為它可以減少對地面補給的依賴。
馬朱里-薩馬尼說：“在太空中，你想在需要的時候打印你需要的東西。這些可能是天線、溫度或濕度傳感器、機組人員健康監測器——甚至是化學傳感器。我們可以在現場設計和制造自己的電路。”
△MasoudMahjouri-Samani 和研究人員在零重力環境下測試緊湊型納米顆粒 3D 打印機。圖片來自奧本大學
用于太空的緊湊型全自動系統
LASED 打印機每邊僅 24 英寸，功耗低于 500 瓦，非常適合部署在國際空間站或未來的月球任務中。盡管占地面積小，但它配備了全自動系統，包括納米顆粒生成、材料輸送和燒結。這款打印機的設計注重韌性，能夠承受高達 18G 的重力，遠超飛行時承受的 2G。Mahjouri-Samani 解釋道：“我們做了大量的模擬和計算，以確保它能夠承受起飛、降落以及劇烈的重力變化。”
與其他通常需要多次飛行才能打印出可用打印件的實驗系統不同，LASED 能夠立即提供一致的結果。真正的問題是：它能在零重力環境下打印嗎？答案是肯定的。這臺打印機高度自動化。你只需按下‘打印’鍵，然后放手。它穩定、一致且精確。
△研究人員在零重力環境下測試緊湊型納米顆粒3D打印機。圖片來自奧本大學
下一步：邁向在軌制造
研究團隊已向NASA提交了一份技術報告，目前正在進行全面的比較研究。即將發布的報告將分析各種打印特性，例如粗糙度、厚度和電阻率，并將微重力環境下生產的部件與地球上生產的部件進行比較。
研究團隊還計劃進行第二次拋物線飛行，以探索半導體打印技術并模擬更先進的太空條件。“如果這臺打印機在零重力環境下運行如此良好，或許我們應該考慮將其送上太空，”他說。“這對我們的打印機來說是一小步，但對太空制造來說卻是一大步。”
推進太空制造
最近，格拉斯哥大學詹姆斯·瓦特工程學院的研究人員開發了一套專為微重力環境設計的3D打印系統，旨在克服太空結構制造的挑戰。項目由吉爾斯·貝萊特博士領導，已獲得多方資助，并已在歐洲航天局的拋物線飛行任務中進行了測試，證明了使用顆粒狀原料而非傳統絲材的可靠材料流動。未來計劃包括爭取更多資金并進行太空演示，重點是減少對地球補給的依賴并解決對太空垃圾的擔憂。
今年3月，作為歐洲航天局（ESA）“Metal3D”項目的一部分，首個在太空中制造的金屬3D打印部件返回地球進行測試。該部件樣品由ESA的金屬3D打印機在國際空間站（ISS）上制造，現已送至ESA位于荷蘭的歐洲空間研究與技術中心（ESTEC），并將在那里進行測試。
(責任編輯：admin)
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