中国太空3D打印的样件回来了，看这成品可还行？( 二 )

这次飞行任务采用的就是熔融沉积成型技术。我们来看它的技术实现原理，和立体光刻可以说有异曲同工之妙。
熔融沉积成型技术是目前最常见的一种3D打印技术，看名字就知道是把某种材料加热融化，然后一点点堆起来，固化成型。
常用的熔融沉积原材料以热塑性的高分子丝材（即加工成丝状的材料）为主，这样比较方便加热。一般选用玻璃化转变温度较低（可以理解为融化温度较低）的材料，比如聚乳酸、ABS树脂等。目前也发展到复合材料、金属材料和陶瓷材料等。
熔融沉积成型技术在进行3D打印时，位于“打印头”的丝材会被炙热的喷嘴加热软化，然后喷出去，附着在较冷的平面，快速冷却定型。喷嘴全程受计算机控制，沿着设定好的路线一步步移动，留下凝固的丝材。整个过程也是分层完成的，印完一层，工作台便下降再印一层，直到形成一个实体模型。
FDM成型过程 | 作者供图
容易看出，无论是立体光刻，还是熔融沉积成型，它们对模型的“复杂度”都是不挑的。因为，无论模型简单或复杂，工序其实都差不多。这也决定了3D打印在制作简单物件，不会太便宜，但打印复杂物件时，价格也不会提升太多。
多种技术强化材料性能
由于3D打印对材料的一些性质，例如热塑或光敏性有要求，所以在其他方面会有所取舍，也因此产生了一些材料强化技术。比如，使用纤维增强的方式对熔融沉积成型的树脂基材进行强化，令打印出来的部件结构强度更高。
这种技术将玻璃纤维或者碳纤维混入丝材原料，就好像在水泥中布置了钢筋。经过强化之后的部件，部分力学性能可媲美铝合金，而重量却只有铝合金的一半，可用于多种太空场景。
本次太空3D打印使用的连续碳纤维增强复合材料，就是这样一种强化材料。它不仅本身重量很轻，因为3D打印在结构设计上自由度很高（比如打印成蜂窝结构），也为减重和轻量化提供了进一步的可能。
本次在轨3D打印的两个样件，一个是蜂窝结构（代表航天器轻量化结构），另一个是CASC（中国航天科技集团有限公司）标志 | 中国空间技术研究院
让航天任务更灵活、更轻便
了解了3D打印的特征，其在航空航天领域的应用前景就不言而喻了。在航空航天领域，零部件在追求轻质和减重方向上可以说是斤斤计较，甚至是“克克必争” 。在保证设计强度的条件下，零部件每减少1千克重量，取得的经济效益就可能高达几十万元。
但它的优势绝不止于于轻，而是综合了省时、省力、省物料。 3D打印超高的制造自由度，让它成为航天领域的大热门，一台打印机加一些原材料，就可以让航天员实现很多梦想。
比如，在未来的太空任务中，一旦发生空间站某些器件需要替换的情况，航天员们就可以使用3D打印技术，第一时间得到新的替换件。执飞任务时，也无需从地面携带大量备用品上天，只要把3D打印机和所需的打印材料带上即可。
3D打印所需的图纸模型，可以提前储存在船载电脑中，如有新部件或者新改型的需要，也可以由地面直接传送新设计。假若在火星或者月球上建立了太空据点，可以把全套3D打印装备都运过去，直接在太空中成立物资生产基地。