王 敏 时 云 杨天豪 郭立杰 刘玉来

空间在轨3D打印进展及关键问题分析

王 敏时 云杨天豪郭立杰刘玉来

（1.中国科学院沈阳自动化研究所，机器人学国家重点实验室，沈阳 110016；2.上海航天设备制造总厂有限公司，上海 200245）

针对在轨3D打印技术在空间实施的关键技术，总结了在轨3D打印技术主要研究进展，阐述了空间制造与地面制造的区别，最后，分析了3D打印技术实现空间在轨作业所需解决的关键技术问题。研究结果可为我国在轨3D打印技术发展提供参考。

在轨3D打印；空间增材制造；在轨制造

1 引言

随着人类太空探索的不断深入，上世纪90年代开始，各航天大国陆续开展了空间在轨3D打印技术相关研究。空间在轨3D打印是指在地外空间平台上利用3D打印技术，根据需求进行零部件的原位制造。由于其显著的经济和社会效益，近年来，空间在轨3D打印技术发展迅速。然而，由于空间特殊环境等因素的影响，空间在轨3D打印技术的实施仍然存在很多亟待解决的问题。

2 空间在轨3D打印技术主要进展

2.1 高分子材料3D打印

高分子材料空间3D打印技术研究开展的最早，并已有多台空间3D打印机实现在轨试验。2017年，美国太空制造公司采用扩展结构增材制造技术制造了一个37.7m的梁，为下一步空间超大结构的在轨制造奠定基础（如图1）。与NASA采用ABS材料不同，意大利Altran公司制造了使用生物可降解材料PLA塑料的在轨3D打印机（POP3D），这对空间站舱内环境的影响更小。该设备外形是边长25cm的立方体，比NASA的空间3D打印机小很多，也是采用的熔融沉积成型工艺（FDM）。……