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汉诺威莱布尼茨大学研发微重力下金属3D打印技术,助力太空制造与修复

2025-08-30 21:46:36 微重力3D打印,太空制造技术,金属3D打印应用
汉诺威莱布尼茨大学与马格德堡奥托·冯·格里基大学合作,成功研发了全球首个适用于微重力环境的金属3D打印技术。该技术利用激光金属沉积法,在微重力下制造和修复金属部件,为太空任务中的零件修复提供了创新解决方案,减少了对昂贵备件的需求。研究团队还计划与莱布尼茨激光中心合作,探索利用月球土壤进行生产,为未来月球或火星的制造提供关键技术支持。

汉诺威莱布尼茨大学研发微重力下金属3D打印技术

德国汉诺威莱布尼茨大学的研究团队开发了世界首个利用金属粉末在微重力条件下制造和修复部件的柔性3D打印工艺。由于金属粉末的处理复杂性,在微重力环境中高效生产和修复金属部件历来是一个挑战,但这项研究展示了一个具有前景的新方法。

该研究团队与马格德堡奥托·冯·格里基大学合作,成功地使用激光金属沉积技术在微重力下制造部件。这种方法可以使太空任务中的损坏部件得到修复,从而减少运输昂贵备件的需求。

项目中的工程师马尔文·劳珀特展示了这一3D打印工艺的模型。图片来源:汉诺威莱布尼茨大学。

此研究是“微重力环境下使用激光金属沉积的增材制造”项目的一部分,得到了德国研究基金会的资助。

工艺与未来应用

研究人员使用“爱因斯坦电梯”进行实验,这是一种位于汉诺威技术研究院(HITec)的设施,能够模拟微重力环境以及火箭发射时的强大力学作用。实验在一个封闭的舱体内进行,所有设备——包括粉末输送系统和激光系统——都适应了微重力条件。所处理的材料包括广泛应用于航天领域的钛合金和镍合金。

在此成功的基础上,团队计划与独立的非营利研究机构——莱布尼茨激光中心——合作,处理月球土壤。展示能够利用这一丰富的月球材料将对开发月球或火星的生产能力至关重要。

太空制造的进展

最近,格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的研究人员开发了一种适用于微重力的3D打印系统,旨在克服太空制造结构的挑战。由吉尔斯·贝利特博士领导的该项目获得了多方资金支持,并且在欧洲航天局(ESA)的抛物线飞行计划中进行了测试,展示了使用颗粒料代替传统丝材时材料流动的可靠性。未来的计划包括获得更多资金,并进行太空演示,重点减少对地球补给的依赖,并解决太空垃圾问题。

今年三月,首个在太空中制造的金属3D打印部件作为欧洲航天局(ESA)“Metal3D”项目的一部分返回地球进行测试。该部件是在国际空间站(ISS)上使用欧洲航天局的金属3D打印机制造的,样本已经抵达该机构的欧洲航天研究与技术中心(ESTEC)进行进一步的测试。