導讀：NASA一直以來都在積極推進太空3D打印的發(fā)展，以期直接在軌道上生產航天器、火箭部件、先進材料和更大的結構，3D打印將徹底改變傳統(tǒng)的地外制造。因此，各大太空機構都正在積極采取各種方法，為太空制造做準備，這種技術能夠在推動地球經濟增長的同時改變太空工業(yè)的潛力，有可能推動科學技術的前沿發(fā)展，降低發(fā)射成本，提高任務靈活性，并實現(xiàn)按需零件和工具的創(chuàng)建，從而使太空探索更加高效和可持續(xù)。
2023年5月，南極熊獲悉，NASA 宣布成立The Consortium for Space Mobility and ISAM Capabilities ——太空機動性和 ISAM 能力聯(lián)盟(COSMIC)，專注于使空間服務、組裝和制造 (ISAM) 能力成為空間架構和任務生命周期的常規(guī)部分。NASA還發(fā)布了一種名為 GRX-810 的新型 3D 打印超級合金，已通過3D Systems的測試，并授予德克薩斯州立大學一筆資金，用于開發(fā)用于月球增材建筑的月球混凝土。
ISAM技術是一種新型的輕量化航空航天結構設計與制造方法，它采用先進的計算機輔助設計和制造技術，通過將多個金屬部件組合成單一結構實現(xiàn)了完全一體化，從而減少了連接點和螺釘數(shù)量，提高了結構的強度和穩(wěn)定性，同時降低了重量和生產成本。ISAM技術在航空航天領域具有廣泛的應用前景，可以提高飛行器的質量、效率和安全性能。
COSMIC 將如何支持太空制造
此聯(lián)盟在 NASA空間技術任務理事會(STMD) 的領導下，由聯(lián)邦資助的研發(fā)中心 (FFRDC) 航空航天公司運營，COSMIC 將使 ISAM 過渡到實用，成為空間架構和任務生命周期的常規(guī)部分。
STMD 的技術演示總監(jiān) Trudy Kortes 說：“數(shù)十年來，NASA、政府機構和工業(yè)界一直在投資機器人 ISAM 技術，但現(xiàn)代衛(wèi)星的設計和建造很少會考慮這個技術，我們想改變這一點?！?br style="overflow-wrap: break-word;">
△在軌服務、組裝和制造 1 (OSAM-1) 自動捕獲試驗臺的細節(jié)照片
太空機動和 ISAM 能力聯(lián)盟 (COSMIC) 是一個全國性的聯(lián)盟，將振興美國的太空服務、組裝和制造 (ISAM) 能力。
●COSMIC 的愿景：創(chuàng)建一個全美國性質的聯(lián)盟，使美國太空界能夠在 ISAM 方面發(fā)揮全球領導作用。
●COSMIC 的使命：使 ISAM 成為空間架構和任務生命周期的常規(guī)部分。
超級合金
來自美國宇航局克利夫蘭格倫研究中心和俄亥俄州立大學的一組研究人員在《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文，詳細描述了一種專為極端環(huán)境設計的新型 3D 打印合金，名為GRX-810 ，這是NASA開創(chuàng)性的新型激光粉末床熔融超級合金，已通過 3D Systems 的成功驗證。這種超級合金有可能大幅提高用于航空和太空探索的零部件的強度和韌性。
△由可3D打印的新型合金 GRX-810 制成的 NASA 徽標。
Smith 和他在 Glenn 的同事 Christopher Kantzos 使用計算機建模和激光 3D 打印工藝發(fā)明了 GRX-810，逐層融合金屬制造新合金。GRX-810是一種氧化物彌散強化合金，即含有氧原子的微小粒子遍布合金各處，增強強度。非常適合用于制造高溫應用的航空航天部件，例如飛機和火箭發(fā)動機內部的部件，因為它們可以在達到斷裂點之前承受更惡劣的條件。當報道過的最先進的3D打印超級合金可以承受高達 2,000 華氏度的溫度。與之相比，GRX-810 的強度是其兩倍，耐用性是其 1,000 多倍，抗氧化性也是其兩倍。
△3D Systems 驗證了 NASA 新型超級合金 GRX-810 的性能。圖片由 3D Systems 提供。
為了驗證其性能，3D Systems 使用直接金屬打印 (DMP) 平臺 DMP Factory 500 來打印和測試 GRX-810 的高溫機械性能。據(jù)該公司稱，它表現(xiàn)出卓越的機械性能和對極端溫度的耐受性，是航空航天應用的理想選擇。
3D Systems 航空航天和國防副總裁 Michael Shepard 解釋說：“ NASA GRX-810的性能驗證證明了這種合金的巨大潛力，比如可重復制造性能方面。此外 NASA 提供的這種材料能夠突破增材制造的界限并實現(xiàn)下一代航空航天部件的生產?！?br style="overflow-wrap: break-word;">
這被稱為 NASA Glenn 有史以來最成功的技術專利之一，可能成為未來用于火箭發(fā)動機、渦輪葉片和排氣噴嘴部件等關鍵部件的理想候選者。
月球可用資源
德克薩斯州立大學已獲得 5萬美元的資金，用于進一步開發(fā) CaerusCrete，這是一種利用月球上可用資源作為建筑材料的技術。
△德克薩斯州立大學的團隊獲得的資助。
CaerusCrete最初是一個本科生項目，探索了堿激活機制可以結合現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的顆粒材料（例如月球風化層）以獲得足夠的結構強度的想法。太空任務對其攜帶的物品有嚴格的限制，導致原位資源利用(ISRU) 成為未來太空探索和生存的主導概念。 |
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