NASA太空3D打印技术对地球生命的意义

第一个对象三维打印《in space》是一个相当普通的面板，用于安装在国际空间站的打印机挤出机外壳。尽管该产品本身具有平民性质，但它确实是一个历史性的时刻，因为它使空间站与地球上的制造中心脱离了联系，允许一台远程机器制造自己的部件。

11月25日宣布，这项技术演示是美国国家航空航天局和美国宇航局的一个合资项目在空间该公司是一家与之合作的私营制造公司美国国家航空航天局设计、制造和测试3d打印机。“太空制造”在加利福尼亚州莫菲特菲尔德的艾姆斯研究中心校园内进行。

在太空探索这一高风险的游戏中，这是太空飞船和栖息地走向更大自主权的重要一步。的确，人类探索太空的全部努力可能被视为追求更大的机器自主权，以便在这个巨大而富有挑战性的环境中生存。太空探索反过来为机器人自主和加法制造的研究提供了最引人注目的应用之一。

在太空中制造东西

太空计划与我们改进可持续设计和制造有很大关系。想想。像太空这样的极端环境就是实验场所。那里发现的限制条件，虽然很极端，但与我们在“地球飞船”上发现的条件非常相似:材料有限;空间;时间;和精力。用更少的钱做更多的事情的必要性从根本上是相同的。

Contour Crafting公司的加法制造工艺可以使从松散的、未合并的灰尘和月球岩石创建结构成为可能。

在那里发现的问题很复杂，需要跨学科的方法和很少有实体能够负担得起的资金规模。太空探索带来的涓涓细流不仅包括普及太空知识Velcro是一个粘扣带或魔术贴品牌的商标。Velcro®是Velcro BVBA的注册商标。太空探索的遗产是不可忽视的创新源泉。

空间增材制造可以应用于几个领域。除了地球制造业，NASA还对以下四个领域感兴趣:远程建筑;零件的自我修复和复制;生物材料的印刷;以及食物的供应。

轮廓设计这家由南加州大学的Behrokh Koshnevis创立的公司最近赢得了美国宇航局2014年的“未来设计”竞赛。轮廓工艺是一种加法制造过程，用于建造整个建筑从挤压水泥，由计算机控制的抹灰机制成型。这将允许使用当地的材料，如月球灰尘或风化层，作为建筑材料。它还将允许自动化或远程控制。

还提出了利用太阳反光镜将月球风化层烧结成坚硬的表面以在其上建造，以及利用这些风化层以机器人方式建造建筑物的计划。NASA的创新先进概念计划，前身是空间技术任务理事会的先进概念研究所(NIAC)，已经扩展了调查以评估采矿小行星的可行性。

机器能自己做吗?

自复制长期以来一直被认为是必要条件NIAC资助了康奈尔大学、约翰霍普金斯大学和通用动力公司的研究。这些应用的范围从机器零件到在贫瘠的地方建立友好的生态系统。

在这种发展轨迹中，及时自我诊断、修复和复制似乎不可避免地会紧随其后。这一直是未来学家，如数学家约翰·冯·诺伊曼、爱德华·摩尔和物理学家弗里曼·戴森长期以来的夙愿。

罗伯特·弗雷塔斯(Robert Freitas) 1980年关于自我复制的开创性研究量化了代达罗斯(Daedalus)项目的改造，其中包括用于自我复制的子系统。该研究描述了发射一个包含所谓种子工厂的太空探测器，它能够复制和发射另一个探测器和另一个种子工厂从一个遥远的行星，无穷无尽。这种类型的设备通常被称为冯·诺伊曼探测器，它是许多建议和科幻小说的主题。NIAC已经赞助了大量的后续研究，包括自动化工厂系统、自组装和其他策略，以支持其航空任务。

生物材料的特殊挑战

利用3D打印机生产生物材料在太空中引起了人们的兴趣，因为木材和丝绸等材料非常有用，但很难运输。美国宇航局艾姆斯研究中心和斯坦福大学首席技术专家办公室的一个团队正在研究打印生物材料。

理论上，3d打印可以增加宇航员饮食的多样性。

这种研究的动力在于，通过在目的地使用当地材料并根据需要创造物品，减少离开地球的船只上的设备和材料的“高质量”。最终的目标是打印出结构化的工程细胞阵列，以创造有用的生物材料的模式沉积或排泄生物材料。该团队还希望推进新的制造方法，或许还能发现新的复合材料。

为长途太空飞行中的宇航员提供食物是一项挑战。例如，以我们目前的技术计算，一次火星之旅需要5年时间，而现在使用的食物系统将无法满足宇航员的营养需求。冷藏和冷冻占用了太多的资源，而单独包装的长保质期产品的制作过程严重降解了食品中的微量元素。系统和材料研究咨询他正在研究使用3d打印技术来提供一种新的选择。这项工作距离在实际飞行中进行测试还需要数年时间。

在太空中建设未来

太空计划中增材制造的发展将继续推进可持续设计和仿生设计。增材制造是一种能够实现的能力，它本质上是仿生的;自我复制也许是最好的例子。实现局部化、轻便和灵活是NASA通过3d打印追求的目标，其结果将继续为地球上的绿色设计带来好处。