制造技術如何運用于太空探索

IMTS介紹了幾家將自己的技術用于太空探索的公司。從3D打印月球棲息地到為詹姆斯·韋伯望遠鏡制造反射鏡，工業創新在太空中找到了一個新的應用領域。

隨著美國宇航局即將向月球發射阿爾忒彌斯1號太空發射系統火箭，太空探索再次成為人們關注的焦點。現在，我們的目標是殖民這顆恒星，然后可能是火星。但是我們如何在月球上建造房屋呢？3D打印技術可以使低成本的月球殖民成為現實。

3D打印空間棲息地

在IMTS上，Ingersoll展示了他們的masterprint機器人系統，該系統能夠打印用于太空棲息地的聚合物門模具。

這是世界上最大的打印機，每小時可以擠出226公斤的打印機絲。

根據英格索蘭機床公司成分應用工程師Kyle Calvert的說法，

“我們正在為棲息地的門打印模具。它重145磅(65公斤)，只需7個小時就能打印出來。使用碳纖維和玻璃纖維鋪層工具，通常上市時間為3到4個月。然而，通過增材制造，我們可以在3天內制造出一個8到10米長的模具。一旦你打印了模具，它將只需要1到2周磨，因為我們是打印接近凈形狀。這意味著我們打印整個部分約5毫米的堆棧。這樣加工過程就快多了。所以它能讓你更快地進入市場。”

masterprint機器人還打印了位于瑞士的7米高的實驗性羅森伯格太空棲息地的外殼。

“關于月球探索，Rosie項目，我們打印的太空棲息地安裝在瑞士羅森博格研究所，他們正在進行測試和研究，看看如果你在月球上生活在上面是什么樣子。目前的計劃是在發射到月球的火箭中安裝6個打印模塊。但將所有結構發送到月球是非常昂貴的，所以長期計劃是在月球上安裝一個較小的母版打印機器人系統，以便能夠打印所需的組件。”

詹姆斯·韋伯望遠鏡反射鏡的加工

詹姆斯·韋伯望遠鏡于2021年12月發射，任務是探索宇宙的過去。它是世界上迄今為止建造的最大、最復雜的空間科學望遠鏡，包含了大約十個以前從未完成的技術。

其中一個是6.5米的純鈹鏡。這面鏡子由18個獨立的部分組成，可以捕捉遠處物體發出的紅外光。它是用鈹制成的，因為這種材料很輕，而且能承受非常低的溫度。

美國宇航局聯系三井精木來做這項工作。但三井精工的Charman Scott J. Walker解釋說，由于鈹的加工非常復雜，制造這18個組件是一項具有挑戰性的任務:

“當你加工鈹時，你要去除大約20到40微米的材料，它們必須從機器中取出，放入帶氮氣的鈦袋中，放入熱處理烤箱，然后再放回機器中。因此，為了完成這項工作并滿足計劃，NASA需要8臺機器，每臺機器只反復去除少量的鈹。所以機器必須在透鏡所處的這片空間中以完全相同的幾何形狀建造。很難做到!”

如果該公司能夠提供8個定制的臥式4軸加工中心來加工鏡子用的鈹坯，那是因為該公司專門制造核心競爭力的機床平臺。

“該系列機器是為了完成一項只能由手工刮刮和手工裝配機器完成的特定工作而制造的。世界上只有兩家公司在這么做:我們和另一家日本公司。”

完成這項工作需要兩年時間。這些機器只是為這一特定任務而制造的，但其中一半仍被用于制造航天齒輪箱。