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為太空旅行舖路 3D列印上太空

上網時間: 2014年09月03日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:3D列印  積層製造  熱塑性塑膠  太空  國際太空站 

美國太空總署(NASA)正緊鑼密鼓地展開進一步的太空探索活動,除了讓太空人實現來回月球旅行,甚至還要去更遠的火星(Mars)。3D列印,正是使得這些星際旅行夢想成真的各種先進技術之一。

3D列印不僅為火箭引擎中所使用的更高效新型設計帶來各種可能性,同時,太空中的3D列印還可以解決那些格外棘手的供應鏈問題,只有解決了這些問題才能實現更深度的太空旅行。

3D列印的元件

正如美國通用電氣公司(GE)以3D列印製造出噴射引擎的元件一樣,在某些設計中,積層製造(AM)可以達到最高的效率。位於華盛頓特區的太空技術任務局副局長Michael Gazark指出:“NANSA體認到,在地球上以及今後的太空中,積層製造可望為新的任務機會改變遊戲規則,透過「列印」出工具、引擎元件或甚至整個太空船,將有助於大幅減少生產時間與成本。」

除了提供更好的性能以外,這些元件已足以證明更具有成本效益,與相應的傳統產品相較,其完成時間可以縮短三分之二,成本則更低70%。

3D列印改變遊戲規則

雖然3D列印在地球上已被證明非常有用了,但真正改變遊戲規則的則是在太空中進行3D列印。這是Made In Space公司執行長Aaron Kemmer看好的未來願望,他說:「當太空所需的每樣東西都可以在太空製造時,太空探索的未來將發生根本性的變化。在這樣的未來,元件、生長環境和建築物都不必再發射或進行組裝,而能直接在外太空中使用積層製造技術,一層層地實現3D列印。」

現有製造方式以及Made In Space的3D列印流程比較
現有製造方式以及Made In Space的3D列印流程比較

透過一款專為在太空環境利用所 設計的3D印表機,Made in Space正致力於實現這個目標。

準備安裝到國際太空站的3D印表機
準備安裝到國際太空站的3D印表機

Made In Space設計的3D印表機是在地球以外使用的首款製造性設備。它將於2014年安裝在國際太空站(ISS)上,進行一連串的列印測試。

這台印表機的硬體符合NASA的標準,在地球時已經先在模擬太空而設計的環境中進行過測試了。

請點選圖片連結觀看視訊
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下一步則是在2014年9月將這台3D印表機發射到地球大氣層之外的太空中展開測試執行。這台印表機將在太空中製造21個元件,整個生產過程將透過視訊記錄儀進行觀察,然後在返回地球後還要直接進行檢查。Made in Space公司還邀請人們提供建議,看看在這次太空首航中還應該列印哪些東西。如果測試證明3D列印過程可在太空中順利運作,那麼下一個目標就是「展示有意義的元件利用。」

突破「天際限制」

針對這款太空專用的首款3D印表機及其所使用材料,Made In Space行銷與通訊經理Grant Lowery表示,第一台3D印表機器將用ABS材料進行列印。而下一台機器「計劃安裝在國際太空站,作為永久性的積層製造工具,它將具備多種材料能力,」但該公司並未透露將使用哪些添加材料。

首台部署於太空站的3D印表機將使用熱塑性塑膠製造元件與工具
首台部署於太空站的3D印表機將使用熱塑性塑膠製造元件與工具

另外一個問題是有關印表機控制。在進行3D列印作業時,部署於太空中的這台3D印表機是從地球上進行控制?還是直接在太空中控制?Grant Lowery表示這兩種控制方式將會並存:「針對最初的技術性展示元件,有些列印程序將直接在太空站啟動,而其他的列印程序則透過地球上的電腦觸發──基本上就像是將你的硬體email到太空的方式。從長期發展的關鍵來看是盡可能高效率地使列印過程自動化,從而大幅減少機組人員手動的時間。」

此外,Grant Lowery強調,「看到許多有創造力的人們表達對於在太空中應該列印什麼的創意,真的十分有趣,這也有助於讓我們的設計思維得以擴展,從功能性(各種工具、元件和實驗)一直到象徵性(太空梭複製品、日晷、藝術品)的產品。

Grant並未透露哪些元件將真正在太空中進行3D列印,只是強調首航將列印的產品十分有限。不過,總會有下一次的,「一旦我們在國際太空站上安裝永久性的3D印表機,我們將有更多機會探索列印創意的多樣性。」

因此,如果有機會的話,你想在太空中列印什麼呢?在你回答「來杯熱茶吧!」(Earl Grey, hot.)之前,我得先提醒你在太空中泡一杯好茶,可能會發生像「星際大奇航」(The Hitchhiker's Guide to the Galaxy)中故事主角Arthur Dent所遭遇的災難啊!

(參考原文:3D Printing in Space,by Ariella Brown





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