美尝试用3D打印技术制造太空摄像机

CubeSat卫星级50毫米拍摄仪器的镜子和整个光学机械结构

　　预计到今年9月末，美国国家航空航天局（NASA）将制造出迄今首台零部件几乎全部由3D打印而成的太空摄像机。NASA戈达德太空飞行中心航空工程师杰森·巴蒂诺夫说：“据我所知，我们是第一个尝试建一台完全由3D打印的仪器。”

　　3D打印也称为增材制造，在3D计算机辅助设计（CAD）模型的指令下，由计算机控制激光熔融金属粉末再凝聚在一起。由于部件是一层层打印的，还能设计打印部件内部结构，这是传统制造方法做不到的。

　　据物理学家组织网8月7日（北京时间）报道，由戈达德“国际研究与发展”（IRAD）计划资助的这一多交叉项目研制的是一台全功能的50毫米摄像机，其外管、挡板和光学架都将作为整体结构打印出来，整个大小适配CubeSat小卫星；镜子和玻璃透镜则用传统方法制造。该摄像机将于明年接受振动和热真空测试。

　　项目的目标并不是让它们上天，至少现在还不是。巴蒂诺夫说：“这只是个‘探路者’。要制造用作科学仪器的望远镜，通常有几百个部件，过程复杂又昂贵。3D打印能减少所要制造的部件总数，部件形状也能更随意，不受传统粉末冲压的限制。”

　　望远镜设计为50毫米，用铝钛粉来制造4个不同的部分。如果用传统方法，制造的部件数量是3D打印法的5到10倍；而根据仪器挡板的角度排列，用传统方法不可能做成一个整体。

　　摄像机完成组装后，就准备进行太空品质测试，计划用时3个月。巴蒂诺夫说：“基本上，我想证明增材制造的仪器也能飞。”

　　此外，他还想证明，用铝粉也能生产3D打印的望远镜镜子。铝表面多孔透气，很难抛光得像镜子一样。巴蒂诺夫计划先定制一个装在50毫米仪器上的未抛光3D打印镜面，把镜片放入一个充满惰性气体的压力舱。当气压增加，气舱变热，会挤压镜面，减少表面孔隙度，这一过程叫做高温等静压。“这一过程，再结合表面沉淀铝薄层和戈达德开发的铝稳定热处理工艺，将能制造出3D打印的金属镜。”巴蒂诺夫说。

　　明年，他还计划实验因瓦合金打印的仪器部件。这种合金具有极高的形状稳定性，是制造超稳定、轻质望远镜骨架和其他仪器的理想材料。

　　“制造光学仪器的人都能从我们的实验所得中受益，”巴蒂诺夫说，“我认为，我们能证明在成本和时间上，3D打印技术都能减少一个数量级。”