Daring AM：塑造 NASA 太空未来的 3D 打印新领域 – 3D打印行业资讯网

上个月，NASA 展示了 3D 打印如何成为未来太空探索的重要工具。从在最极端的环境中测试新材料到为长期任务开发按需解决方案，这些故事凸显了 NASA 如何利用 3D 打印不仅探索太空，而且改变我们思考太空的方式。这四项突破说明了 3D 打印如何成为 NASA 探索和理解宇宙之旅的关键组成部分。

火箭科学的突破

在持续合作的基础上，NASA 和 Elementum 3D 以及 RPM Innovations 和 REM Surface Engineering 正在将火箭技术推向新的领域。这项工作的核心是由 Elementum 3D 铝粉制成的 3D 打印火箭喷嘴。去年 10 月，该喷嘴在 NASA 马歇尔太空飞行中心的火灾测试中获得成功，证明其能够承受太空飞行的极端高温和压力，这是 3D 打印火箭发动机设计的重大进步。

该项目是 NASA 更广泛的第四次工业革命反应增材制造 (RAMFIRE) 计划的一部分，该计划依靠新的制造技术来改善和提高火箭发动机的效率。通过从传统方法转向使用激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 的 3D 打印，NASA 及其合作伙伴希望找到新的方法来更快、更经济地制造复杂的高性能零件。

这一突破特别令人兴奋的是，它有可能使大型喷嘴（包括所谓的“难以捉摸的气动塞设计”）更接近现实。与仅在火箭飞行的一个阶段有效的传统钟形喷嘴不同，气钉设计允许火箭的排气羽流（从发动机排出的热气流）沿着喷嘴的外部流动。

大多数火箭中常用的钟形喷嘴具有喇叭形的钟形形状，可将这些气体引导出发动机。相反，气动尖嘴喷嘴有一个贯穿发动机长度的尖峰形中心，允许气体在外部流动，而不是被包含在钟形形状内。这种设计使火箭能够在不同的高度和气压下保持最佳性能，并在穿过大气层时进行调整。尽管有这些优点，气动塞设计尚未得到广泛采用，因为到目前为止，使用传统方法制造它非常困难。

通过 3D 打印这种复杂的设计并在极端条件下成功进行测试，Elementum 3D 释放了增材制造的潜力，可解决火箭发动机设计中的长期问题。在这里，REM Surface Engineering 的后处理（使喷嘴表面变得光滑和细化）在提高其耐用性和性能方面发挥了关键作用。这次 3D 打印的胜利不仅证明了气动钉概念的可行性，而且还为其他设计打开了大门，这些设计可以改善未来任务中的火箭和有效载荷能力。

空间材料测试

在火箭技术的这些进步的基础上，美国宇航局还在考虑下一个关键步骤：测试新材料在恶劣的太空环境中的表现。作为材料国际空间站实验 (MISSE) 计划的一部分，3DCERAM 将使用其 C1000 Flexmatic 陶瓷打印机为 NASA 生产陶瓷样品，该打印机以其精确制造复杂、高质量陶瓷零件而闻名。这些样本将安装在国际空间站（ISS）外部，并在低地球轨道（LEO）中暴露六个月。

该实验对于了解 3D 打印陶瓷在太空中的行为至关重要。研究结果可能会促进航天器外部新材料的开发，从而有可能为更坚固、耐热的部件铺平道路，这些部件可以承受太空旅行的严酷考验，包括暴露在辐射、极端温度和微重力下。

药物3D打印

展望未来，伦敦大学学院 (UCL) 药学院的工作深入探讨了 3D 打印如何帮助完成长期太空任务。

NASA 首席健康与医疗官 JD Polk 博士和 NASA 健康与医疗局局长 Neil Zappa 博士最近访问了伦敦大学学院 3D 打印实验室和 FabRx（一家专门从事制药 3D 打印的伦敦大学学院衍生公司）该技术在太空按需生产药物的潜力。

FabRx 与伦敦大学学院的研究工作密切相关，处于开发个性化医疗创新解决方案的前沿，这对于长期太空任务至关重要。最终，在深空按需 3D 打印个性化药物的能力将改变火星及其他地区任务的游戏规则，因为在火星及其他地方，不可能随身携带完整的药房。相反，这项技术可以确保宇航员能够获得根据他们的具体需求量身定制的治疗，而无需大量的医疗用品。

FabRx 与圣地亚哥德孔波斯特拉大学和伦敦大学学院药学院合作，发表了一份关于太空药物输送状况和地球以外药品制造未来的全面综述。这篇评论强调了越来越需要考虑宇航员在长期任务期间如何获取基本药物。

培养未来人才

最后，NASA 与社区成功学术机构合作的 STEM 指导和机会 (MOSAICS) 计划吸引了新人才参与太空探索。通过支持来自代表性不足的社区和小型机构的学生，MOSAICS 帮助建立一支更加多元化和创新的 STEM 员工队伍，为该机构的使命做出贡献。

NASA 最近向美国各地新研究机构的 20 个团体授予了 600 万美元，这些机构历来被排除在该机构的研究项目之外，例如西班牙裔服务机构、历史黑人大学以及亚裔美国人和太平洋原住民机构。岛屿。

这些项目中有一项在波多黎各大学马亚圭斯分校进行的研究，主题是“在聚合物基质中控制两亲性 Janus 颗粒的组装，以用于太空中的新型 3D 打印应用”。由首席研究员 Ubaldo Cordova-Figueroa 领导的这项研究重点是在聚合物基体中使用由 Janus 颗粒组成的软材料，这种材料有可能改变空间应用的材料特性。这些项目与 NASA 格伦研究中心和普渡大学合作，旨在创建新的 3D 打印应用程序，有一天可以在太空中使用。