3D打印，不只看上去很美

□ 胡杨

时下，“3D打印”是个炙手可热的新词。“百度”一下“3D打印”，与之相关的网页达2880万个。事实上，3D打印不仅仅是“看上去很美”，最近发生的几个事例表明，它已经在航天制造业的一些领域，得到实实在在的应用。

据3Ders网站8月31日报道，美国航宇局（NASA）成功地在马歇尔空间飞行中心测试了采用3D打印技术生产的复杂的火箭发动机零件——喷油器。用传统方式生产喷油器，需要单独制造163个喷嘴，然后再组装，但是采用3D打印技术，仅仅需要两个零件即可。马歇尔工程局主任克里斯·森格表示：“这些零件在测试中表现非常出众。”

除了火箭零部件，NASA还在世界上首次尝试使用3D打印技术制造整台仪器。据NASA网站8月7日报道，NASA预计9月底完成一台通过3D打印技术制造的空间望远镜。这款望远镜的光学基座、外管及挡板全部作为单独的结构直接打印而成，将于2015年开展震动和热真空测试。

3D打印技术又称“增材制造”，它不仅可以节省时间和金钱，还能解决一些传统技术无法解决的难题。NASA喷气推进实验室的研究人员开发出一种新技术，可在3D打印单一零部件的过程中，实现从某种金属或合金向另一种金属或合金的过渡。

这一技术有什么价值？简单说来，某些特定的环境需要两边具有不同特性的金属零件，如一边具有高熔点而另一边具有低密度，或者一边具有磁性而另一边没有。针对这样的需求，也可以采用不同的材料单独进行制造，然后再将其焊接在一起，但经过焊接的零部件较为脆弱，在承受压力的时候可能发生断裂，因此无法用于航天器的制造。NASA喷气推进实验室、加州理工学院、宾夕法尼亚州立大学的研究人员展开合作，开发出了一种3D打印方法，使得在零件打印过程中可以更换金属粉末，并可以不断地改变材料的成分，从而解决了这一难题。

除了政府和科研机构，航天企业也成为3D打印技术的大力推动者。

据《航空周刊》7月24日报道，洛克希德·马丁公司希望未来3年一半以上的A2100卫星平台通过3D打印来制造。此前，该公司已经在这方面尝到了甜头。2011年发射的由该公司研制的“朱诺”号木星探测器上，至少有12个支架是由3D打印制造完成。如果用传统工艺，其中有的支架1个便需耗费30个小时，而增材制造能在1天内生产出300个同样的部件并且结构完好。目前，A2100推进系统是该公司增材制造的重点，其目标是将生产燃料箱的时间从18个月缩短到几周。

美国太空探索公司也是3D打印技术的积极实践者。美国太空探索公司已经使用3D打印技术制造出耐用的高性能火箭部件。美国太空探索公司新近发射了一枚装配3D打印氧化剂真空管管体的“猎鹰”9火箭，在低温与高频率震动环境下，管体运行良好。

当然，目前的3D打印技术还处于应用的初级阶段，离普遍应用还有很远的距离，而且它也并非万能。例如，有人希望3D打印能够在空间轨道上制造备件和工具，以大大降低航天运输成本，但是美国国家研究委员会（NRC）新发布的一份报告中指出，现在就得出3D打印技术能够显著提升太空作业能力的结论还为时过早。NRC主席表示，大众媒体对这项技术过于夸大了。对于在太空中的应用，该技术或许能够提供新的功能，但它目前仅仅是工具箱中的一种工具，而不是一个能够应对恶劣太空作业环境和制造难题的神奇解决方案。它在太空中的应用，目前还是非常有限的。

无论如何，3D打印技术确实为未来的航天制造业描绘了一幅可能出现的美好图景。3D打印会给航天技术带来一场革命性变革吗？让我们拭目以待。