在零重力条件下构造太阳能电池板或天线的轨道3D打印机

慕尼黑应用科技大学的工程专业学生开发了一种新颖的3D打印机，该打印机能够制造低地球轨道（LEO）中的卫星。该团队基于挤压技术的系统是“ AMIS-FYT”项目的一部分，旨在在零重力条件下构造太阳能电池板或天线。新机器潜在地减少了将重型机械发射到太空的需求，在节省资源的同时允许携带更多的燃料，从而延长了未来的任务。

       AIMIS-FYT团队新闻官TorbenSchäfer解释说：“对于卫星来说，燃料通常是限制因素，目前通常持续15年左右。我们的3D打印过程可以使用UV固化粘合剂或灌封胶直接在空间中打印三维结构。”

  轨道3D打印的好处
         通常，航天器是在地球上进行开发，测试和组装的，然后通过运载火箭发射到太空并到达其任务地点。即使是人造卫星零件，例如3D打印波导或具有清晰太空应用的增材制造的热交换器，也可以在这里建造，然后由商业运输公司将它们送入轨道。

        虽然在Terra Firma上构建设备可能比在LEO上方便，但它需要完善每个组件，以便它们能够抵抗初始启动的压力。但是，这些体积较大的零件在其发射航天飞机上占据了宝贵的空间，从而减少了可携带的燃料量并增加了任务成本。

         为了解决这个问题，慕尼黑大学的学生们开发了一种新颖的3D打印机，该打印机可以在轨道上生产航空航天部件，而无需完全运输它们。零重力制造还具有其他潜在的好处，因为增材制造的零件不需要满足发射耐久性的要求，这意味着可以对其进行定制以更好地满足其任务的需求。

以零重力条件下制造天线
        与许多传统的3D打印机一样，该团队的系统配备了光敏聚合物挤出机，但是该新系统没有采用逐层方法创建零件，而是仅使用其打印头的移动来构建零件。通过直接挤压到太空中，该机器能够生产复杂的物体，而无需支撑结构，甚至不需要固定的锚固点（例如压板）。

        为了展示其打印机的功能，工程师在零重力条件下3D打印了各种形状不同的杆。在测试过程中，该团队部署了专门的IDS高分辨率相机，尽管在模拟LEO的照明条件很困难的情况下，它们仍可以密切监视喷嘴的进度。“由于抛物线飞行只有20秒的零重力，因此我们只保存最重要的信息，”Schäfer解释说。 “借助IDS，我们能够将摄像头无缝集成到我们的监控系统中。实时供稿使我们更容易设置和快速分析打印头。”

       经过成功的测试，该团队认为他们的系统既可以用作制造优化的天线镜的方法，也可以用作太阳能发电机的安装结构。工程师尤其针对卫星制造商和分销商，他们通过LEO中的3D打印部件来降低发射和生产成本。

       展望未来，这些学生现在打算通过欧洲航天局（ESA）失重测试继续优化其机器，以期将其部署到太空中并展示其在未来任务中最终使用的潜力。

近年来，LEO中3D打印的潜在效率优势使NASA将该技术部署到各种不同的航天应用中。

       美国国家航空航天局（NASA）的马歇尔太空飞行中心（MSFC）已与KULR技术集团签约，以3D打印备用电池组，以备将来执行太空任务时使用。该公司正在使用其被动抗传播（PPR）和内部短路（ISC）流程来构建满足NASA最高热安全标准的系统。

       同样，NASA在国际空间站（ISS）上安装了美国航天公司Tethers Unlimited Inc（TUI）的Refabricator 3D打印机和回收系统。该机器旨在使宇航员在勘探任务中按需制造可持续的备件。

      “太空制造”还与国际空间站上的NASA合作，并宣布了计划在2020年9月将其陶瓷制造模块（CMM）发射到轨道基地。SLA3D打印机将成为在LEO上运行的同类产品中的第一款，并将用于开发该技术的商业应用。