全球太空3D打印競(jìng)賽加速：德國漢諾威萊布尼茨大學(xué)開發(fā)微重力3D打印新方法

2025年8月29日，南極熊獲悉，德國漢諾威萊布尼茨大學(xué)成功開發(fā)出一種據(jù)稱是全球首創(chuàng)的3D打印工藝，可在微重力環(huán)境下利用金屬粉末制造和修復(fù)部件。這項(xiàng)基于激光金屬沉積（LMD）的創(chuàng)新技術(shù)，為航天領(lǐng)域的在軌制造與維修提供了新進(jìn)展。

△項(xiàng)目工程師Marvin Raupert與演示3D打印過程的模型合影

新技術(shù)用于太空制造與維修

由于金屬粉末在微重力條件下的流動(dòng)和沉積具有極高的技術(shù)難度，傳統(tǒng)工藝難以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的金屬部件生產(chǎn)。該團(tuán)隊(duì)與馬格德堡大學(xué)合作，利用激光金屬沉積技術(shù)，在微重力環(huán)境下成功生產(chǎn)出零部件。這種方法可以在太空任務(wù)中修復(fù)受損部件，從而減少運(yùn)輸昂貴備用零部件的需求。此次研究由德國研究基金會(huì)（DFG）資助，屬于“利用激光金屬沉積進(jìn)行微重力增材制造”項(xiàng)目。

研究人員利用漢諾威理工學(xué)院（HITec）的大型設(shè)施“愛因斯坦電梯”測(cè)試了這一工藝，該設(shè)施能夠模擬微重力以及火箭發(fā)射時(shí)所經(jīng)歷的強(qiáng)大力量。實(shí)驗(yàn)在一個(gè)封閉的吊艙中進(jìn)行，所有設(shè)備（包括粉末輸送和激光系統(tǒng)）都經(jīng)過改裝以適應(yīng)微重力條件。處理的材料包括廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的鈦合金和鎳合金。

在此成功的基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃與獨(dú)立的非營利研究機(jī)構(gòu)漢諾威激光中心合作，致力于處理月球風(fēng)化層，探索利用月球原生材料進(jìn)行增材制造的可行性。這一進(jìn)展對(duì)于構(gòu)建月球或火星上的本地生產(chǎn)能力，推動(dòng)深空探索具有重要意義。

△開放式工藝室內(nèi)部一覽

更多的太空3D打印技術(shù)

近期，格拉斯哥大學(xué)詹姆斯·瓦特工程學(xué)院的研究人員開發(fā)了一套專為微重力環(huán)境設(shè)計(jì)的3D打印系統(tǒng)，旨在克服太空結(jié)構(gòu)制造的挑戰(zhàn)。該項(xiàng)目由Gilles Bailet博士領(lǐng)導(dǎo)，已獲得多方資助，并已在歐洲航天局的拋物線飛行任務(wù)中進(jìn)行了測(cè)試，證明了使用顆粒狀原料而非傳統(tǒng)線材的可靠材料流動(dòng)。未來計(jì)劃包括爭(zhēng)取更多資金并進(jìn)行太空演示，重點(diǎn)是減少對(duì)地球補(bǔ)給的依賴并解決對(duì)太空垃圾的擔(dān)憂。

今年3月，作為歐洲航天局（ESA）“Metal3D”項(xiàng)目的一部分，首個(gè)在太空中制造的金屬3D打印部件返回地球進(jìn)行測(cè)試。該部件樣品由ESA的金屬3D打印機(jī)在國際空間站（ISS）上制造，現(xiàn)已送至ESA位于荷蘭的歐洲空間研究與技術(shù)中心（ESTEC），并將在那里進(jìn)行測(cè)試。