中国首次在太空验证3D打印技术

由中国空间技术研究院529厂研制的太空3D打印系统在地面进行试验。中国空间技术研究院供图（陈袁摄）

一台由中国自主研制的“复合材料空间3D打印机”及其在轨打印的两个样件8日随中国新一代载人飞船试验船返回舱成功返回东风着陆场。

这是中国首次开展轨道3D打印试验，也是全球首次实现连续碳纤维增强复合材料的太空3D打印。

5月7日1时58分，这套由中国空间技术研究院529厂研制的太空3D打印系统全面完成预定任务，飞船下传的图像显示两个样件打印成功，清晰可辨。研究人员还将对返回的打印机和样件开展进一步性能检测和综合评价。

太空3D打印系统在轨打印的样件。中国空间技术研究院供图（陈袁摄） 

据介绍，碳纤维一直是航空航天应用广泛的轻质高强材料，连续碳纤维对于复合材料的性能提升具有显著意义。本次3D打印的两个样件均实现了碳纤维的长丝连续，为未来复合材料空间3D打印的应用奠定了重要的技术基础。

中国空间技术研究院指出，这套打印系统还实现了全部流程无人参与、自动控制。

太空3D打印系统在轨打印的样件。中国空间技术研究院供图（陈袁摄）

国内外已有的微重力3D打印研究均有人参与、有人控制、有人管理，设备启动、加热、打印等环节工作异常时可以人为干预。此次空间试验无人参与，系统自身完成全部预定任务，其结构机构、运动控制、电源照明、摄像监控等研制经验将为后续太空3D打印任务提供重要的技术参考。

同时，本次试验还实现了微重力环境对3D打印成型机理的全面验证。

由中国空间技术研究院529厂研制的太空3D打印系统在地面进行试验。中国空间技术研究院供图（陈袁摄）

空间3D打印与地面3D打印不同，最重要的差别来自微重力环境对打印过程的影响，为此国内外采用失重飞机进行抛物线飞行试验，但是一个抛物线周期仅能提供20秒左右的微重力环境。

中国空间技术研究院指出，此次飞船进入预定轨道后，可以提供较长时间的微重力稳定环境，不仅可以考察材料成型工艺，也可以同时检验打印系统结构机构的可靠度、运动的精度、成型的质量。

随返回舱一同返回的3D打印样件能够直观展示微重力对材料、结构机构、控制、成型等影响，其经验和成果更适合推广到舱外和大型结构在轨建设中。

此外，新一代载人飞船试验船还搭载了世界首个基于金属3D打印技术的立方星部署器。

由星众空间（北京）科技有限公司研制的立方星部署器进行地面加速度试验。星众空间供图

该部署器由中国商业航天公司星众空间（北京）科技有限公司研制。部署器连接立方星与运载工具，部署器能否保证发射过程中减振、准确释放并输出分离信号以确认分离时刻，是决定立方星发射成败的关键。

本次飞行验证了3D打印的新型部署器的结构强度、材料性能和空间环境适应性。“3D打印制造的部署器，重量为传统机械加工产品的一半，加工周期从过去的几个月缩短为一个星期，领先于传统加工方式。3D打印技术在航天领域的应用前景将越来越吸引人。”星众空间首席运营官白瑞雪说。（记者  全晓书 喻菲）