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太空金属3D打印是一个非常小众的领域，但笔者近日注意到，国内已经有企业瞄准该场景的应用需求，开发出了能够适用于太空特殊环境的金属增材制造方案。
这家企业就是通历激光，它表示，其自主研发的环形光斑同轴送丝3D打印技术，专门解决高真空、微重力、密闭低氧等特殊环境带来的挑战。
本期内容，我们首先回顾太空金属3D打印进展，以及上述因素如何影响打印，通历激光又是如何解决这些问题的。
太空金属3D打印进展
在太空微重力环境下开展金属3D打印实验、进行原位制造，已经从概念设计走向了工程应用。
最终目的就是要在太空环境直接制造工具、开展维修，而不需要考虑要带什么“上天”，可从根本上解决发射成本高、尺寸受限、补给周期长的问题。
2024年，国际空间站首次接收太空金属3D打印机，在接下来的一年时间内完成了多次试验。
2026年，我国太空金属3D打印取得重大突破。1月，中科院力学所在力鸿一号遥一飞行器上开展了分钟级的太空金属3D打印实验，使该技术研发正式进入工程验证阶段；4月，中科院力学所在轻舟试验飞船上再次开展演示验证，使我国初步具备了太空金属3D打印关键技术的系统验证能力。
以上便是全球范围内太空金属3D打印的进展情况，所采用的工艺类型均为激光熔丝技术。
太空金属3D打印的难点
及通历解决方案
在太空微重力、高真空、密闭空间和极端温差造成的综合作用下，激光熔丝技术的设备稳定运行和成型都存在巨大挑战。通历激光指出，其开发的方案正是围绕这些困难而设计。
1. 微重力下熔池易失控
在地面重力环境下，熔融金属会自然下沉和铺展。但在太空微重力环境下，液态金属的行为由表面张力和毛细力控制，会造成熔滴球化、沿丝材“往回爬”等问题。
针对该难题，通历激光推出的是环形激光+同轴送丝方案，采用Z型垂直居中送丝结构和环形光斑完整包裹金属丝材，形成360°均匀能量分布，这种均匀加热可消除加工方向的限制。
这种“光包丝”的同轴送丝方式使材料的利用率更高。配合其自研的高精度伺服送丝校直一体化单元，通历激光表示可确保丝材稳定、垂直送入光斑中心，避免微重力下的送丝易偏斜问题。
通历激光强调该装置能够实现反重力打印，均匀的能量输入有利于保持熔池稳定，减少气孔、成型不均等问题，满足多角度、全位置及复杂姿态下的打印需求。
而针对铜等高反射金属，通历激光表示，还可拓展红蓝光复合光源，结合同轴CCD视觉监测系统实时观察熔池状态，为工艺参数优化及闭环调控提供支持，拓展航天特种材料的打印能力。
2. 高真空，散热难、蒸发猛
真空环境下的热量几乎只能通过热辐射散热，而同时，真空下金属的沸点会明显降低，更易蒸发。这些金属蒸汽会像“镀膜”一样污染光学镜片，不仅可能遮挡激光，还可能造成更严重的后果。
对此，通历激光进行了全密封光路+实时监测设计。
在核心光学系统内部冲入了保护气体进行全密封正压设计，使外部粉尘、水汽、金属蒸汽无法进入，能够有效防止镜片污染。
同时，整套装置还配备了OPT光路实时监测系统，对镜片温度和光路运行状态持续监控，一旦出现异常可自动触发警示与联动保护，这对密闭环境下的长时间安全运行至关重要。
PT光路实时监测系统
3. 空间有限，维护困难
在太空环境下开展3D打印实验的另一现实难点，是空间站的空间有限，这给其安装和维护就带来了一定困难。以国际空间站的金属3D打印设备来说，其大小就进行了特殊定制。
通历激光对激光头进行紧凑和轻量化的结构设计，使其满足太空舱、真空密闭舱等有限空间的安装需求，并且能安装在机械臂、龙门等多种运动平台上，使其适用于空间站外部维修等操作，便于不同设备的集成与改造。
此外，它还采用了送丝机构的模块化设计，可根据舱体结构选择不同安装方式，便于与各类真空密闭设备进行集成。这对安装提供了灵活性，同时也让设备的维护更加方便。
针对高真空、微重力、密闭空间等特殊使用场景，通历激光采用环形光斑、密封光路、全位置打印、高精度送丝、智能监测及模块化集成等技术，提升了激光送丝增材制造系统在复杂环境下的适应能力。
此外，该公司特别指出，该系统核心光路结构均为自主研发，实现了国产化自主可控，不依赖进口器件，这对航天级应用的供应链安全来说至关重要。
虽然太空3D打印远没有到达实质应用的阶段，但已经有企业开始了预研，我国的太空科研和建设取得更大进展将指日可待。
注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。
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