3D打印，不只看上去很美

□ 胡楊

時下，“3D打印”是個炙手可熱的新詞。“百度”一下“3D打印”，與之相關(guān)的網(wǎng)頁達2880萬個。事實上，3D打印不僅僅是“看上去很美”，最近發(fā)生的幾個事例表明，它已經(jīng)在航天制造業(yè)的一些領(lǐng)域，得到實實在在的應(yīng)用。

據(jù)3Ders網(wǎng)站8月31日報道，美國航宇局（NASA）成功地在馬歇爾空間飛行中心測試了采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的復(fù)雜的火箭發(fā)動機零件——噴油器。用傳統(tǒng)方式生產(chǎn)噴油器，需要單獨制造163個噴嘴，然后再組裝，但是采用3D打印技術(shù)，僅僅需要兩個零件即可。馬歇爾工程局主任克里斯·森格表示：“這些零件在測試中表現(xiàn)非常出眾?！?/p>

除了火箭零部件，NASA還在世界上首次嘗試使用3D打印技術(shù)制造整臺儀器。據(jù)NASA網(wǎng)站8月7日報道，NASA預(yù)計9月底完成一臺通過3D打印技術(shù)制造的空間望遠鏡。這款望遠鏡的光學(xué)基座、外管及擋板全部作為單獨的結(jié)構(gòu)直接打印而成，將于2015年開展震動和熱真空測試。

3D打印技術(shù)又稱“增材制造”，它不僅可以節(jié)省時間和金錢，還能解決一些傳統(tǒng)技術(shù)無法解決的難題。NASA噴氣推進實驗室的研究人員開發(fā)出一種新技術(shù)，可在3D打印單一零部件的過程中，實現(xiàn)從某種金屬或合金向另一種金屬或合金的過渡。

這一技術(shù)有什么價值？簡單說來，某些特定的環(huán)境需要兩邊具有不同特性的金屬零件，如一邊具有高熔點而另一邊具有低密度，或者一邊具有磁性而另一邊沒有。針對這樣的需求，也可以采用不同的材料單獨進行制造，然后再將其焊接在一起，但經(jīng)過焊接的零部件較為脆弱，在承受壓力的時候可能發(fā)生斷裂，因此無法用于航天器的制造。NASA噴氣推進實驗室、加州理工學(xué)院、賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員展開合作，開發(fā)出了一種3D打印方法，使得在零件打印過程中可以更換金屬粉末，并可以不斷地改變材料的成分，從而解決了這一難題。

除了政府和科研機構(gòu)，航天企業(yè)也成為3D打印技術(shù)的大力推動者。

據(jù)《航空周刊》7月24日報道，洛克希德·馬丁公司希望未來3年一半以上的A2100衛(wèi)星平臺通過3D打印來制造。此前，該公司已經(jīng)在這方面嘗到了甜頭。2011年發(fā)射的由該公司研制的“朱諾”號木星探測器上，至少有12個支架是由3D打印制造完成。如果用傳統(tǒng)工藝，其中有的支架1個便需耗費30個小時，而增材制造能在1天內(nèi)生產(chǎn)出300個同樣的部件并且結(jié)構(gòu)完好。目前，A2100推進系統(tǒng)是該公司增材制造的重點，其目標是將生產(chǎn)燃料箱的時間從18個月縮短到幾周。

美國太空探索公司也是3D打印技術(shù)的積極實踐者。美國太空探索公司已經(jīng)使用3D打印技術(shù)制造出耐用的高性能火箭部件。美國太空探索公司新近發(fā)射了一枚裝配3D打印氧化劑真空管管體的“獵鷹”9火箭，在低溫與高頻率震動環(huán)境下，管體運行良好。

當然，目前的3D打印技術(shù)還處于應(yīng)用的初級階段，離普遍應(yīng)用還有很遠的距離，而且它也并非萬能。例如，有人希望3D打印能夠在空間軌道上制造備件和工具，以大大降低航天運輸成本，但是美國國家研究委員會（NRC）新發(fā)布的一份報告中指出，現(xiàn)在就得出3D打印技術(shù)能夠顯著提升太空作業(yè)能力的結(jié)論還為時過早。NRC主席表示，大眾媒體對這項技術(shù)過于夸大了。對于在太空中的應(yīng)用，該技術(shù)或許能夠提供新的功能，但它目前僅僅是工具箱中的一種工具，而不是一個能夠應(yīng)對惡劣太空作業(yè)環(huán)境和制造難題的神奇解決方案。它在太空中的應(yīng)用，目前還是非常有限的。

無論如何，3D打印技術(shù)確實為未來的航天制造業(yè)描繪了一幅可能出現(xiàn)的美好圖景。3D打印會給航天技術(shù)帶來一場革命性變革嗎？讓我們拭目以待。