NASA將資助即將到來的太空探索時代的3D打印項目
魔猴君 行業(yè)資訊 1567天前
在月球探索，太空旅游，航天器制造和軌道基礎設施的推動下，世界各地的航天機構和私人公司已經(jīng)制定了雄心勃勃的未來航天計劃。人們對太空探索的興趣日益濃厚，為科學技術研究提供了新的機遇，以應對人類即將在軌道上面臨的一些挑戰(zhàn)。
隨著顛覆性技術（如增材制造）被證明對大量太空應用至關重要，美國國家航空航天局（NASA）最近宣布將支持27項3D打印技術提案，這是其小型企業(yè)創(chuàng)新研究（SBIR）的一部分和小型企業(yè)技術轉(zhuǎn)讓（STTR）計劃。選定的項目是該計劃第一階段資金的409個技術提案中的一部分，該提案將為44個州和華盛頓特區(qū)的312個小型企業(yè)提供5100萬美元的資金。
為了將人類的存在擴展到地球軌道之外，美國宇航局正在尋求小型企業(yè)和研究機構，以確保長期，創(chuàng)新和可持續(xù)的技術，這些技術具有成功過渡到其主要任務計劃和其他商業(yè)市場的巨大潛力。自1970年代以來，小型企業(yè)在美國創(chuàng)造了大約55％的就業(yè)機會，并與NASA合作了數(shù)十年，以刺激技術創(chuàng)新，從而為太空研究和殖民化創(chuàng)造開創(chuàng)性的發(fā)展。在過去的兩年中，美國宇航局鼓勵非常規(guī)和原始項目，以在四年內(nèi)幫助宇航員在月球上登陸并在其上建立可持續(xù)的存在，這是該機構更大的月球至火星探索方案阿耳特彌斯計劃計劃的一部分。
“美國航空航天局依靠美國的小企業(yè)來開發(fā)創(chuàng)新技術，這有助于我們完成各種各樣的任務，”美國國家航空航天局位于華盛頓的太空技術任務局副局長吉姆·路透（Jim Reuter）說。 “無論我們是將阿耳特彌斯的宇航員降落在月球上，還是將火星車送去火星，還是開發(fā)下一代飛機，我們的小型商業(yè)伙伴都將發(fā)揮重要作用。”
根據(jù)Suomi NPP衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)，美國航空航天局在夜間的美國航空航天局圖像
（來源：NASA Earth Observatory / Robert Simmon）
今年，許多選定的公司將使用3D打印技術作為其項目的基礎，從增材制造的航天器熱保護系統(tǒng)到為國際空間站（ISS）創(chuàng)建AM設備。選定的提案展示了旨在使人類太空探索以及科學，技術和航空學受益的技術。許多創(chuàng)新還在地球上，醫(yī)療保健領域，汽車工業(yè)，制造等領域具有潛在的應用。以下是為今年的SBIR和STTR第一階段計劃選擇的AM項目的一些示例：
目前，國際空間站上唯一可操作的印刷設施是用于塑料，例如ABS和PLA。但是，位于路易斯安那州的初創(chuàng)公司Vistacent提議開發(fā)一種用于太空制造的獨一無二的多材料增材制造設施，該設施使用工程塑料，復雜的高性能纖維增強復合材料和燒結金屬零件。該設施將基于融合沉積建模（FDM）技術，允許國際空間站上的機組人員以及其他潛在客戶（例如NASA承包商SpaceX，波音和洛克希德）按軌道制造按需零件。
另一個雄心勃勃的提議來自3D火箭制造商Relativity Space。該初創(chuàng)公司概述了一種在大型3D打印應用程序中創(chuàng)建實時自動缺陷檢測和標記的方法。這家初創(chuàng)公司通過其名為“相對論空間：未來3D打印”的建議，提出3D技術（如自動缺陷檢測）是行星外3D打印的關鍵，這符合NASA的探索目標。反過來，這將帶來諸如現(xiàn)場制造，按需按需制造原料，無法從地球發(fā)射的制造對象以及以新穎的方式設計任務以降低成本的能力等優(yōu)點。
來自特拉華大學和德克薩斯州KAI公司的專家團隊將使用一種最新開發(fā)的增材制造技術，稱為局部平面內(nèi)熱輔助（LITA）3D打印技術來制造使用連續(xù)碳纖維增強高溫的熱保護系統(tǒng)熱固性復合材料。該應用程序?qū)镹ASA的“獵戶座”和無人再入飛船，系外著陸器的火箭噴嘴以及太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）提供服務。
創(chuàng)新型冷噴涂系統(tǒng)的領先開發(fā)商VRC Metal Systems與南達科他州礦業(yè)大學的研究人員一起，通過將高壓冷噴涂發(fā)展為GRCop-42（NASA研發(fā)的一種材料）的增材制造方法來推進太空推進格倫研究中心對分段燃燒火箭發(fā)動機循環(huán)（如航天飛機主機）顯示出了可觀的前景。該技術非常適合用于航空航天飛機的熱結構技術，并且在航空航天制造業(yè)以及3D金屬印刷中具有其他潛在用途。
太空制造工作是NASA和其他商業(yè)太空公司的頭等大事，這就是為什么阿拉巴馬州的IERUS Technologies提議研究一種新型的金屬增材制造工藝，稱為加成摩擦攪拌沉積（AFS-D）的用途，在外部空間環(huán)境中制造和維修大型結構。商業(yè)上稱為MELD的AFS-D工藝可在開放的大氣條件下產(chǎn)生完全致密的近凈形結構，而無需進行二次后處理。根據(jù)IERUS的提議，該技術具有強大的功能，包括釋放市場上幾乎所有金屬，無需支撐材料即可構建復雜的3D結構以及在軌回收功能，因此是釋放太空制造潛力的理想之選。
專注于創(chuàng)建先進的激光3D制造系統(tǒng)，PolarOnyx展示了前所未有的精密激光3D制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)依靠增材制造，減法制造和無熱焊接來制造亞微米級精密望遠鏡結構。在第一階段結束時，PolarOnyx預計將進行概念驗證演示，而在第二階段中，預計將滿足NASA的大型望遠鏡系統(tǒng)要求的原型。這項先進技術在衛(wèi)星制造，航天器，醫(yī)療設備和生物醫(yī)學儀器中還有其他潛在用途。
對于第一階段的每個選擇，公司將獲得高達$ 125,000的獎勵。 SBIR獎勵僅授予小型企業(yè)，而STTR獎勵僅授予與非營利研究機構合作的小型企業(yè)。一旦第一階段的SBIR和STTR合同完成，分別在六個月和13個月后，NASA計劃選擇和授予價值幾百萬美元的第二階段連續(xù)合同，以授予之前具有第二階段合同的一些公司。據(jù)該機構稱，這些即將頒發(fā)的獎項將進一步完善與月球可持續(xù)勘探，阿耳emi彌斯計劃以及美國更廣泛的月球至火星目標有關的一系列技術。
NASA的Artemis計劃是該機構更廣泛的月球至火星探索方法的一部分，該計劃旨在探索更多的月球并為下一次巨大飛躍做準備-人類對火星的探索。
NASA SBIR和STTR計劃執(zhí)行官Jenn Gustetic表示：“第一階段獎項只是幫助這些小型企業(yè)將其技術和思想推向市場的第一步。我們知道這些公司不僅需要資金，還需要業(yè)務指導和行業(yè)專業(yè)知識來幫助他們開發(fā)更好的產(chǎn)品并發(fā)展。我們的計劃旨在幫助他們每個人實現(xiàn)商業(yè)化。”SBIR和STTR計劃是美國宇航局太空技術任務局的一部分，并由美國國家航空航天局（NASA）位于加利福尼亞州硅谷的艾姆斯研究中心（Ames Research Center）管理，它鼓勵小型企業(yè)發(fā)展創(chuàng)新想法，以滿足聯(lián)邦政府的特定研發(fā)需求，并提供商業(yè)化的潛力。
許多參加NASA獎勵計劃的小公司都來自增材制造背景，并且了解這項技術對擴展太空領域的重要性。在太空應用中使用增材制造對于降低成本和快速生產(chǎn)高度可定制的組件至關重要，因此使其成為接管低地球軌道（LEO）以及以后的競爭性商業(yè)運營的理想之選。隨著人類航天飛行新時代的到來，全球70多個航天局和數(shù)十家新興公司正在為即將在未來十年進行的一些最大和最令人興奮的航天任務做好準備。此外，美國國家航空航天局（NASA）一直在為這一歷史時刻做準備很長時間，而小型企業(yè)一直是該機構對太空成功未來的愿景的一部分。
