美尝试首用3D打印技术制造太空摄像机

CubeSat卫星级50毫米拍摄仪器的镜子和整个光学机械结构。科技日报讯 (记者常丽君)预计到今年9月末，美国国家航空航天局(NASA)将制造出迄今首台零部件几乎全部由3D打印而成的太空摄像机。NASA戈达德太空飞行中心航空工程师杰森·巴蒂诺夫说：“据我所知，我们是第一个尝试建一台完全由3D打印的仪器。”3D打印也称为增材制造，在3D计算机辅助设计(CAD)模型的指令下，由计算机控制激光熔融金属粉末再凝聚在一起。由于部件是一层层打印的，还能设计打印部件内部结构，这是传统制造方法做不到的。据物理学家组织网8月7日(北京时间)报道，由戈达德“国际研究与发展”(IRAD)计划资助的这一多交叉项目研制的是一台全功能的50毫米摄像机，其外管、挡板和光学架都将作为整体结构打印出来，整个大小适配CubeSat小卫星；镜子和玻璃透镜则用传统方法制造。该摄像机将于明年接受振动和热真空测试。项目的目标并不是让
它们上天，至少现在还不是。巴蒂诺夫说：“这只是个‘探路者’。要制造用作科学仪器的望远镜，通常有几百个部件，过程复杂又昂贵。3D打印能减少所要制造的部件总数，部件形状也能更随意，不受传统粉末冲压的限制。”望远镜设计为50毫米，用铝钛粉来制造4个不同的部分。如果用传统方法，制造的部件数量是3D打印法的5到10倍；而根据仪器挡板的角度排列，用传统方法不可能做成一个整体。摄像机完成组装后，就准备进行太空品质测试，计划用时3个月。巴蒂诺夫说：“基本上，我想证明增材制造的仪器也能飞。”此外，他还想证明，用铝粉也能生产3D打印的望远镜镜子。铝表面多孔透气，很难抛光得像镜子一样。巴蒂诺夫计划先定制一个装在50毫米仪器上的未抛光3D打印镜面，把镜片放入一个充满惰性气体的压力舱。当气压增加，气舱变热，会挤压镜面，减少表面孔隙度，这一过程叫做高温等静压。“这一过程，再结合表面沉淀铝薄层和戈达德开发的铝稳定热处理工艺，将能制造出3D打印的金属镜。”巴蒂诺夫说。明年，他还计划实验因瓦合金打印的仪器部件。这种合金具有极高的形状稳定性，是制造超稳定、轻质望远镜骨架和其他仪器的理想材料。“制造光学仪器的人都能从我们的实验所得中受益，”巴蒂诺夫说，“我认为，我们能证明在成本和时间上，3D打印技术都能减少一个数量级。”总编辑圈点杰森·巴蒂诺夫先别忙沾沾自喜，据我所知早先已有来自清华大学、北京大学、
牛津大学以及伦敦大学学院的中英两国博士生用乐高积木以及3D打印原件搭建出一台原子力
显微镜，他们用时五天，将这台设备的成本从10万美元降低至300美元！看来利用3D打印技术快速制造成本低廉的光学仪器已经在中国学生和美国航空工程师之间达成共识，我们期待未来3D打印技术给我们带来更多的惊喜！