我們見過3D列印食品,見過3D列印過去加工達不到的造型,如何又能夠利用3D列印跟「太
空科學」做聯結呢?太空世界的探索所費不貲,任何物件的運送都倚賴高精密的儀器與技術,維修工具是必備卻也是負擔的物件,現在3D列印技術的研發讓月球也可以印工具!



華盛頓州立大學研究人員利用3D列表機印製出模擬的月球岩石圓柱體,

這項技術有助於太空人運用在月球上找到的材料製造工具,進行修復工作。




運送東西到太空中所費不貲,無論任何形式的載人太空探索都有著巨大的障礙阻撓,更遑論殖民。於是有人突發奇想,3D列印技術或許可以用來減輕重量,舉例來說,假如你需要一只扳手,只需列印出來,不必帶上太空。但是,3D列印還是需要攜帶原物料,至少,過去確實這麼麻煩。

華盛頓州立大學機械與材料工程學院教授Amit Bandyopadhyay和同僚近期在《Rapid Prototyping Journal》發表一項實驗成果,他們運用高功率雷射液化並3D列印出月球岩石,但實際上,並非月球岩石。美國太空總署(NASA)將一些細緻的黑色粉狀物送到該團隊的實驗室,詢問他們是否能夠將之以3D技術列印出來,這些黑色粉狀物與月球岩石質地非常相似。

「在執行這項任務之前,我們已用陶瓷粉末試驗過,確實成功印出,我們擁有一套系統,我猜這是他們找上我們的原因。」Bandyopadhyay表示。






外星體通常含有鐵、鋁、鈦以及其它可從地殼採集的元素,行星資源公司(Planetary Resources, Inc.)甚至提議自小行星中挖掘,不過利用地殼本身來取得原物料應該還是比較省事又省錢。原物料通常含有大量矽與氧化物,都難以均勻熔化,因此工程可謂十分艱難。

一般而言,導電金屬在雷射達到300-400瓦時就會熔化,但月球上的物質與陶瓷更為相像,而這剛好是Bandyopadhyay的專業領域。他使用選擇性雷射燒結技術將該物質以3D列印印製出來,在過程中,粉末一層一層被強烈集中的脈衝光熔化,形成特定物體。他知道,若將特定功率級的金屬扔到此種絕緣體中,唯一結果就是大部分能量被吸收,而熔融材質失去黏度。

他解釋:「如果溫度再高,蜂蜜就會成水,接著到處溢流、無法成形,所以基本上,溫度必須高得足以熔化,低得足以防止漫溢,這是個挑戰。」

Bandyopadhyay的團隊調整功率、掃描,向Optomec LENS-750饋送功率。OptomecLENS-750是一台能3D列印金屬的現成添加劑製造系統,大小如同Tardis(英國科幻影集《Doctor Who》中的時光機器),造價50萬美元。研究人員將功率降至50瓦,以便均勻熔化模擬的月球塵埃,並將它實體化至如同磚塊般的3D物體,以至於能夠應用在建築物、輻射屏障、絕緣塗料方面。





維修這項工具的材料來自於3D列印的仿月球塵埃,將塵埃雷射加熱後,

用以組合零件。(Photo: Courtesy of Washington State University)




所有過程並非侷限在他們的實驗室中完成,他指出,「如果有人有不同的雷射系統,照理說他們也可以創造相同的東西。我想這就是它的美妙之處,一旦有了先行者,後人便可依樣畫葫蘆,這是科學之所以迷人的原因所在。」

火星和月球的組成成份相似,因此仿照上述過程或許也能得到相同結果。不過,塵埃含有50%的矽,產生的質地光滑而脆弱,並不特別強韌,「我們的目標並不是優化或改變屬性,而是拿到一種素材,我們會想盡辦法觀察這種素材是否能被拿來製造零件。重點是,你能把它列印出來嗎?」他表示,輸入的材料在精煉時多下功夫,可以讓輸出的成品更有效用。








I Original: Wired I


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