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”，與之相關的網頁達2880萬個。事實上，3D打印不僅僅是“看上去很美”，最近發生的幾個事例表明，它已經在航天制造業的一些領域，得到實實在在的應用。

據3Ders網站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打印技術生產的復雜的火箭發動機零件——噴油器。用傳統方式生產噴油器，需要單獨制造163個噴嘴，然后再組裝，但是采用3D打印技術，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非常出眾。”

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

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

這一技術有什么價值？簡單說來，某些特定的環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，但經過焊接的零部件較為脆弱，在承受壓力的時候可能發生斷裂，因此無法用于航天器的制造。NASA噴氣推進實驗室、加州理工學院、賓夕法尼亞州立大學的研究人員展開合作，開發出了一種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，航天企業也成為3D打印技術的大力推動者。

據《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衛星平臺通過3D打印來制造。此前，該公司已經在這方面嘗到了甜頭。2011年發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天內生產出300個同樣的部件并且結構完好。目前，A2100推進系統是該公司增材制造的重點，其目標是將生產燃料箱的時間從18個月縮短到幾周。

美國太空探索公司也是3D打印技術的積極實踐者。美國太空探索公司已經使用3D打印技術制造出耐用的高性能火箭部件。美國太空探索公司新近發射了一枚裝配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境下，管體運行良好。

當然，目前的3D打印技術還處于應用的初級階段，離普遍應用還有很遠的距離，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）新發布的一份報告中指出，現在就得出3D打印技術能夠顯著提升太空作業能力的結論還為時過早。NRC主席表示，大眾媒體對這項技術過于夸大了。對于在太空中的應用，該技術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，而不是一個能夠應對惡劣太空作業環境和制造難題的神奇解決方案。它在太空中的應用，目前還是非常有限的。

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