我國率先完成新材料太空3D打印，有何意義？

2020年5月5日18時00分，我國在海南文昌航天發(fā)射場進行了一次意義非凡的航天發(fā)射。截止到5月7日，此次航天發(fā)射取得了兩個成功，一個是長征五號B大型運載火箭發(fā)射成功另外一個是我國首次也是世界首次在太空開展連續(xù)纖維增強復(fù)合材料3D打印實驗。

這次在太空的3D打印實驗成功的原因在于這臺我國自主研制的“復(fù)合材料空間3D打印系統(tǒng)”自主完成了連續(xù)纖維增強復(fù)合材料的樣件打印，并驗證了微重力環(huán)境下復(fù)合材料3D打印的科學(xué)實驗?zāi)繕恕?/span>

了解這次實驗的重大意義之前，我們先要明白在太空進行3D打印有多難以及選擇連續(xù)纖維增強復(fù)合材料作為打印材料的原因。

一、在太空進行3D打印難度

要在太空進行打印，首先要解決失重問題。太空艙里的宇航員因為失重，在艙內(nèi)呈漂浮狀態(tài)。3D打印機在這樣環(huán)境下，噴頭走向、材料成型、打印精度控制都比地面困難復(fù)雜許多。其次，就是要設(shè)計自主控制的3D打印系統(tǒng)。宇航員在太空艙內(nèi)行動已經(jīng)很困難，再讓他們向地面一樣進行3D打印機控制是不可能的事情。（雖然這一步驟在地面上操作是及其簡單的事情）

二、選擇連續(xù)纖維增強復(fù)合材料的原因

了解選擇原因前，我們先明白什么是連續(xù)纖維增強復(fù)合材料。連續(xù)纖維增強復(fù)合材料是由熱塑性樹脂和纖維增強材料制成，是目前國內(nèi)外航天器結(jié)構(gòu)最主要的材料。通常，可以選擇PEEK、PP、PE、PET、PS作為樹脂基體，而碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維優(yōu)選作為纖維增強劑。其中碳釬維具有高強度、耐高溫、耐腐蝕的特點，連續(xù)纖維增強復(fù)合材料可以提高打印件的剛性強度,結(jié)晶度更加均勻。如果一旦這種材料能在太空中進行打印，那在未來空間站運行中，如果有零部件損壞，靠地面發(fā)射飛船運輸去修復(fù)可能來不及而且成本極高，在這種情況下外太空3D打印就能在軌制造需要的零部件了。

太空空間站建設(shè)不僅能夠提高大國形象和大國外交主動權(quán)、促進我國科研水平的整體提升而且能夠探索世界前沿，對于揭示宇宙結(jié)構(gòu)、干細胞組織工程、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域意義重大。這對于整個人類的進步都意義非凡。

如果未來在外太空真的具備自主打印連續(xù)纖維增強復(fù)合材料這種制造能力，就有望在空間站開展大型結(jié)構(gòu)的在軌制造技術(shù)。

總之，太空3D打印是一項太空前沿科技研究，未來意義重大。