由中國空間技術(shù)研究院529廠研制的太空3D打印系統(tǒng)在地面進行試驗。中國空間技術(shù)研究院供圖（陳袁攝）

一臺由中國自主研制的“復合材料空間3D打印機”及其在軌打印的兩個樣件8日隨中國新一代載人飛船試驗船返回艙成功返回東風著陸場。

這是中國首次開展軌道3D打印試驗，也是全球首次實現(xiàn)連續(xù)碳纖維增強復合材料的太空3D打印。

5月7日1時58分，這套由中國空間技術(shù)研究院529廠研制的太空3D打印系統(tǒng)全面完成預定任務，飛船下傳的圖像顯示兩個樣件打印成功，清晰可辨。研究人員還將對返回的打印機和樣件開展進一步性能檢測和綜合評價。

太空3D打印系統(tǒng)在軌打印的樣件。中國空間技術(shù)研究院供圖（陳袁攝）

據(jù)介紹，碳纖維一直是航空航天應用廣泛的輕質(zhì)高強材料，連續(xù)碳纖維對于復合材料的性能提升具有顯著意義。本次3D打印的兩個樣件均實現(xiàn)了碳纖維的長絲連續(xù)，為未來復合材料空間3D打印的應用奠定了重要的技術(shù)基礎。

中國空間技術(shù)研究院指出，這套打印系統(tǒng)還實現(xiàn)了全部流程無人參與、自動控制。

太空3D打印系統(tǒng)在軌打印的樣件。中國空間技術(shù)研究院供圖（陳袁攝）

國內(nèi)外已有的微重力3D打印研究均有人參與、有人控制、有人管理，設備啟動、加熱、打印等環(huán)節(jié)工作異常時可以人為干預。此次空間試驗無人參與，系統(tǒng)自身完成全部預定任務，其結(jié)構(gòu)機構(gòu)、運動控制、電源照明、攝像監(jiān)控等研制經(jīng)驗將為后續(xù)太空3D打印任務提供重要的技術(shù)參考。

同時，本次試驗還實現(xiàn)了微重力環(huán)境對3D打印成型機理的全面驗證。

由中國空間技術(shù)研究院529廠研制的太空3D打印系統(tǒng)在地面進行試驗。中國空間技術(shù)研究院供圖（陳袁攝）

空間3D打印與地面3D打印不同，最重要的差別來自微重力環(huán)境對打印過程的影響，為此國內(nèi)外采用失重飛機進行拋物線飛行試驗，但是一個拋物線周期僅能提供20秒左右的微重力環(huán)境。

中國空間技術(shù)研究院指出，此次飛船進入預定軌道后，可以提供較長時間的微重力穩(wěn)定環(huán)境，不僅可以考察材料成型工藝，也可以同時檢驗打印系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機構(gòu)的可靠度、運動的精度、成型的質(zhì)量。

隨返回艙一同返回的3D打印樣件能夠直觀展示微重力對材料、結(jié)構(gòu)機構(gòu)、控制、成型等影響，其經(jīng)驗和成果更適合推廣到艙外和大型結(jié)構(gòu)在軌建設中。

此外，新一代載人飛船試驗船還搭載了世界首個基于金屬3D打印技術(shù)的立方星部署器。

由星眾空間（北京）科技有限公司研制的立方星部署器進行地面加速度試驗。星眾空間供圖

該部署器由中國商業(yè)航天公司星眾空間（北京）科技有限公司研制。部署器連接立方星與運載工具，部署器能否保證發(fā)射過程中減振、準確釋放并輸出分離信號以確認分離時刻，是決定立方星發(fā)射成敗的關鍵。

本次飛行驗證了3D打印的新型部署器的結(jié)構(gòu)強度、材料性能和空間環(huán)境適應性。“3D打印制造的部署器，重量為傳統(tǒng)機械加工產(chǎn)品的一半，加工周期從過去的幾個月縮短為一個星期，領先于傳統(tǒng)加工方式。3D打印技術(shù)在航天領域的應用前景將越來越吸引人。”星眾空間首席運營官白瑞雪說。（新華社記者全曉書 喻菲）

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