美嘗試用3D打印技術(shù)制造太空攝像機(jī)

預(yù)計到今年9月末，美國國家航空航天局（NASA）將制造出迄今首臺零部件幾乎全部由3D打印而成的太空攝像機(jī)。NASA戈達(dá)德太空飛行中心航空工程師杰森·巴蒂諾夫說：“據(jù)我所知，我們是第一個嘗試建一臺完全由3D打印的儀器?！?/p>

3D打印也稱為增材制造，在3D計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）模型的指令下，由計算機(jī)控制激光熔融金屬粉末再凝聚在一起。由于部件是一層層打印的，還能設(shè)計打印部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這是傳統(tǒng)制造方法做不到的。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月7日（北京時間）報道，由戈達(dá)德“國際研究與發(fā)展”（IRAD）計劃資助的這一多交叉項(xiàng)目研制的是一臺全功能的50毫米攝像機(jī)，其外管、擋板和光學(xué)架都將作為整體結(jié)構(gòu)打印出來，整個大小適配CubeSat小衛(wèi)星；鏡子和玻璃透鏡則用傳統(tǒng)方法制造。該攝像機(jī)將于明年接受振動和熱真空測試。

項(xiàng)目的目標(biāo)并不是讓它們上天，至少現(xiàn)在還不是。巴蒂諾夫說：“這只是個‘探路者’。要制造用作科學(xué)儀器的望遠(yuǎn)鏡，通常有幾百個部件，過程復(fù)雜又昂貴。3D打印能減少所要制造的部件總數(shù)，部件形狀也能更隨意，不受傳統(tǒng)粉末沖壓的限制。”

望遠(yuǎn)鏡設(shè)計為50毫米，用鋁鈦粉來制造4個不同的部分。如果用傳統(tǒng)方法，制造的部件數(shù)量是3D打印法的5到10倍；而根據(jù)儀器擋板的角度排列，用傳統(tǒng)方法不可能做成一個整體。

攝像機(jī)完成組裝后，就準(zhǔn)備進(jìn)行太空品質(zhì)測試，計劃用時3個月。巴蒂諾夫說：“基本上，我想證明增材制造的儀器也能飛?！?/p>

此外，他還想證明，用鋁粉也能生產(chǎn)3D打印的望遠(yuǎn)鏡鏡子。鋁表面多孔透氣，很難拋光得像鏡子一樣。巴蒂諾夫計劃先定制一個裝在50毫米儀器上的未拋光3D打印鏡面，把鏡片放入一個充滿惰性氣體的壓力艙。當(dāng)氣壓增加，氣艙變熱，會擠壓鏡面，減少表面孔隙度，這一過程叫做高溫等靜壓。“這一過程，再結(jié)合表面沉淀鋁薄層和戈達(dá)德開發(fā)的鋁穩(wěn)定熱處理工藝，將能制造出3D打印的金屬鏡?！卑偷僦Z夫說。

明年，他還計劃實(shí)驗(yàn)因瓦合金打印的儀器部件。這種合金具有極高的形狀穩(wěn)定性，是制造超穩(wěn)定、輕質(zhì)望遠(yuǎn)鏡骨架和其他儀器的理想材料。

“制造光學(xué)儀器的人都能從我們的實(shí)驗(yàn)所得中受益，”巴蒂諾夫說，“我認(rèn)為，我們能證明在成本和時間上，3D打印技術(shù)都能減少一個數(shù)量級。”（原標(biāo)題：《美嘗試用3D打印技術(shù)制造太空攝像機(jī)》）