格拉斯哥大学的研究人员公布了一款能够在微重力环境下进行材料制造的 3D 打印机，该打印机有望改善太空飞行，并可能有助于为地球创造更好的资源。
这项新技术的专利已授予格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的 Gilles Bailet。这款打印机有助于改善与地球的通信传输，并最终有助于制造更纯净形式的必需药物。
“我们已经在实验室进行了广泛的测试，现在又在微重力环境下进行了测试，我们相信它已准备好按预期执行，从而开启了在太空中进行 3D 打印天线和其他航天器部件的可能性，”Baliet 在新闻稿中说道。
这款新打印机可能很快就会加入国际空间站上已有的其他 3D 打印机。
打印与抗衡重力
Bailet 和他的团队花了几年时间来完善这种新型 3D 打印机的原型。最大的挑战之一是如何防止材料在微重力或太空真空环境下堵塞打印机。
“然而，在地球上效果良好的技术在太空真空环境下通常不太稳定，而且 3D 打印从未在国际空间站的加压舱之外进行过，”Bailet 在一份 新闻稿中说道。
“传统 3D 打印机中的线材经常在微重力和真空环境下断裂或堵塞，这是一个在太空可靠使用之前需要解决的问题。通过这项研究，我们现在拥有的技术使我们更接近于能够做到这一点，并在未来几年对全世界产生积极影响。”
为了解决堵塞问题，Bailet 和研究团队用团队设计的颗粒状材料代替了传统 3D 打印机使用的线材。这些颗粒能够快速可靠地被吸入打印机的进料仓，然后被送至喷嘴。
Baliet 的 3D 打印机在欧洲航天局的抛物线飞行活动中，在一架飞机上经历了严格的测试。这架飞机被称为“呕吐彗星”，因为它通过快速爬升然后急剧下降，创造了近乎零重力的 22 秒持续时间。
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太空 3D 打印的优势
有了可工作的微重力 3D 打印机，研究团队希望它可以在太空任务中用于制造本需装载到航天器上、占用宝贵空间并增加额外重量的设备。增加的设备可能导致飞行不安全，或在起飞过程中损坏。
“目前，所有进入地球轨道的物体都是在地表建造，然后用火箭送入太空，”Baliet 在新闻稿中说。“它们的质量和体积受到严格限制，并且在机械约束被违反时，在发射过程中可能会震散，从而销毁昂贵的货物。”
“如果相反，我们能在太空中放置制造商，按需建造结构，我们就摆脱了这些有效载荷的限制。反过来，这可能为创造更宏伟、资源消耗更少、系统真正针对任务而不是火箭发射限制进行优化的项目铺平道路，”Baliet 说。
太空 3D 打印的另一个优势是，与在地球上制造材料然后将其运往太空相比，它相对经济高效。
“增材制造，即 3D 打印，能够快速且低成本地生产出非常复杂的材料。将这项技术带入太空并在轨道上打印我们组装所需的部件将是极其有用的，”Baliet 在新闻稿中说。
3D 打印机可以制造通信天线和太阳能反射器，以协助实现零排放通信回传地球。
太空打印的未来
除了打印辅助太空任务的材料，Baliet 希望这些打印机也能用于为地球上的人们制造材料和物质。
根据 NASA 的说法，诸如晶体之类的物质在微重力环境下生长得更好，因为在生长过程中对流和热传递更少。结果通常是更大、更纯的晶体。同样，微重力使得在太空中制造某些药物更容易，因为它们是更有效、更纯的形式。
“在太空中生长的晶体通常比在地球上制造的晶体更大、更有序，因此轨道化工厂可以生产新的或改进的药物，然后运回地表，”Baliet 在新闻稿中说。
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格拉斯哥大学。 研究起飞，迈向未来的太空工厂开发
NASA。 为什么 NASA 研究晶体
