也许未来能用3D打印技术在太空打印一颗小卫星,但这绝不是一个短期可实现的目标。美国国家研究委员会18日公布的一份报告说,太空的3D打印时代远未到来,现在关于这种新兴技术在太空应用的许多说法充斥着“相当程度的夸大,甚至炒作”。
应美国航天局和美国空军的要求,美国国家研究委员会组织专家撰写了这一题为《3D打印在太空》的报告。报告说,尽管3D打印技术发展很快,工业上使用也越来越多,但这种技术“仍相对年轻”,“除了极其有限和试验性的用途外,现在把它应用到太空领域并不可行”。
报告说,3D打印技术在太空的具体益处和潜在应用范围依然未被确定。从该技术在地面的应用现实情况看,人们为该技术描绘的蓝图与其实际技术能力之间存在“巨大差距”。
3D打印,又称增材制造,是一种可快速成型技术,它按照电子模型图的指示,采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来打印目标物体。一般认为,这种技术应用于太空领域,可以减少地面发射负担,一些常用零部件也许能在太空直接制造。
负责撰写报告的委员会主席、前美国空军少将罗伯特·拉蒂夫说:“大众媒体关于这种技术的许多说法都夸大其词。这种技术也许能给航天领域带来新的能力,但它只是在工具箱中增添了又一件工具而已,不是棘手的太空任务与太空制造问题的万能解决方案。”
报告还说,许多因素限制着3D打印技术在太空的发展。首先,太空真空环境、零重力以及日夜巨大温差构成了极端恶劣的环境障碍,因为所有这些因素都会影响3D打印的制造过程和最终的产品质量。
其次,成本效益也需要考虑。最大的不利之处就是3D打印设备在太空的运行和维修代价高昂,其中保证不会影响航天器日常运行的可靠电源就是个大问题。人力成本也构成挑战,现有的3D打印技术需要人的广泛参与,比如说把一些零部件从一台机器搬到另一台机器这样简单的事情,但太空宇航员的时间都按照分钟分配使用,在太空,人力成本“非常昂贵”。
但报告也指出,成本问题不应该是评估太空3D打印技术的唯一标准。从长远来说,3D打印可以制造无法用火箭发射上天的大型或脆弱结构,因此依然建议美国航天局和美国空军制定太空3D打印的发展路线图,并用好还可继续工作10年的国际空间站。
此外,针对美国空军表示发展太空3D打印技术的“最迫切需求”是减少发射成本,报告予以批评。“目前,要确定太空3D打印将减少太空发射成本为时尚早,”报告说,“要确定美国空军怎样充分利用好这种技术也为时尚早。”
美国航天局正积极探索在太空任务中使用3D打印技术,比如正与私有企业合作研发一台3D打印机,计划今年下半年送到国际空间站上去。另外,美国航天局还资助利用3D打印技术打印食品的研究。
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