西安交大成果助力世界首次太空“3D打印”

我国新一代载人飞船试验船，已于5月5日被长征五号B运载火箭送入预定轨道，按计划在轨正常飞行。在航空航天史上，这次具有里程碑意义的“太空行动”中，有一项重要科研任务：新飞船试验船返回舱搭载的“连续纤维增强复合材料太空3D打印装备”，自主完成了连续纤维增强复合材料样件打印，验证了微重力环境下复合材料3D打印的科学实验目标。

这是我国第一次太空3D打印实验，在国际上也是首次在太空开展连续纤维复合材料的3D打印实验。而那台担当重要作用的打印装备，就是由西安交通大学科研团队与航天科技五院529厂共同研制而成。

据介绍，连续纤维增强复合材料是当前国内外航天器结构的主要材料。这次太空3D打印实验的对象有两个，一个是蜂窝结构（代表航天器轻量化结构），另外一个，是航天科技集团CASC标志。这种材料密度低、强度高，开展复合材料空间3D打印技术研究，对于未来空间站长期在轨运行、发展空间超大型结构在轨制造具有重要意义。

发展连续纤维复合材料太空3D打印技术，第一个目标是支持空间站的在轨长期有人照料运行和维护。空间站在运行过程中，若有应急的零部件制造需求，靠地面发射飞船运输可能来不及，而具备了在空间站制造东西的能力，就可以实现按需制造。第二个目标是支持空间站在轨扩建。如果具备了这种制造能力，就有望在空间站上开展大型结构的制造，这也为远期发展超大型结构在轨构建造技术进行技术储备和先导研究。

本次“太空行动”搭载的连续纤维增强复合材料，是西安交大机械学院科研团队与航天科技五院历时近5年的合作成果。他们研发的连续纤维增强复合材料3D打印技术，采用连续干纤维束与热塑性聚合物为原材料，利用自主研发的打印头实现两者复合浸渍与熔融沉积，实现了复合材料一体化制备与成形，进一步推动了复合材料回收再打印技术和极端环境3D打印工艺研究，这项开创性的研究工作太空3D打印走向工程化提供了原创技术。

记者了解到，2014年在卢秉恒院士的支持下，西安交大机械学院李涤尘、田小永教授就创新性地提出了基于连续纤维增强复合材料的3D打印技术，这是国内最早从事连续纤维增强复合材料3D打印技术的研发团队。

研发团队依托西安交大机械制造系统工程国家重点实验科研平台，在科技部重点研发计划、国家863计划、载人航天预研、国家自然科学基金等项目的支撑下，围绕高性能复合材料成形增材制造工艺装备与性能开展研究，探索高性能复合材料增材制造技术在航空航天领域的应用，成果曾获授权发明专利10余件，发表高水平论文20余篇，1篇ESI论文获得2019年《复合材料PartA》期刊最高引用论文奖。

（本报记者 周 励）

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