NASA资助25个具有突破性的太空探索3D打印项目

2023年6月13日，南极熊获悉，美国国家航空航天局NASA将资助25个与太空探索相关的3D打印项目，为太空探索带来了新的激励。这些项目旨在利用3D打印技术解决太空探索中的各种挑战和需求。

△NASA为小型企业颁发的SBIR和STTR奖

据悉，今年NASA已经从小型企业创新研究（SBIR）和小型企业技术转让（STTR）的提案中选择了300个获奖项目。好消息是，3D打印项目在这些获奖提案中占据了重要地位，总共有25个项目被选中。NASA计划将投资总额达4500万美元（约为3.2亿人民币），每个提案团队将获得最少15万美元（约为107万人民币）的资金支持，以证明其突破性创新的价值和可行性。

可以清楚地看到，与3D打印相关的提案数量稳步增长。2019年，有10家与3D打印制造相关的公司入选了第一阶段的奖项，而到2022年，这个数字已经增加到24个，这些项目都利用了3D打印技术的力量。这一趋势明确表明航空航天业对于推动增材制造技术持续的投入和支持。

SBIR合同的持续时间为六个月，而STTR合同与研究机构的合作则延长至13个月。以下是七个备受行业瞩目的前沿3D打印计划：

△混合动力推进系统示意图

用于Smallsat Deorbit的3D打印混合推进系统

HyBird Space正在开发一种名为RT-5X的3D打印反制动推进系统，用于航天器的脱轨。最初，3D打印的RT-5X将专注于低地球轨道（LEO）航天器的脱轨任务。这项技术将有助于NASA努力减轻轨道碎片对其航天计划造成的潜在风险，因为轨道碎片是地球轨道上不再有用的人造物体。HyBird Space Systems希望通过其技术提供一种低成本、预防碎片的解决方案，实现受控的大气层再入，并可能使其他小型卫星开发商受益。

用于灵巧末端执行器的微型轻型、可3D打印、光学双接触力和温度传感器

Intelligent Optical是一家总部位于加利福尼亚的公司，致力于推进机器人技术，这对于建立可持续的空间基础设施至关重要。该公司提出了一种新型的末端执行器传感器，该传感器使用混合到聚合物中的发光染料同时测量接触力和温度。这种传感器可以通过3D打印并集成到机器人系统中，从而扩展了传感末端执行器的应用范围。这项技术在各种机构任务中都有应用，因为它使机器人能够执行任务，而不需要人类在太空中亲自操作。

除了NASA，这项创新还在不断增长的通用机器人市场中展现了潜力，为实现更普遍和更类似人类劳动的机器人开启了新的可能性。

△Multiscale开发的超级复合材料

在极端环境下使用的金属激光3D打印轴承

位于马萨诸塞的Multiscale团队致力于利用金属激光3D打印技术应对探索外行星、地下海洋和金星等极端环境的挑战。他们计划使用这一创新方法在多材料合金中打印轴承，以应对低温、腐蚀性大气和高压等恶劣条件。这种解决方案具有轻量化、复杂设计以及制造高延展性、可控热膨胀和耐腐蚀性等理想特性的合金复合材料的优势。他们的最终目标是根据客户规格制造组件，使得NASA能够在金星、木卫四、土卫二、木卫二、土卫六等任务以及可再生能源领域的应用中受益，尤其是在增强型地热系统和地热热泵方面。

使用增材制造的超导磁屏蔽

一家总部位于得克萨斯的公司Applied Nanotec，致力于提高用于太空探索的X射线探测器的性能，并探索新的方法。这些探测器被称为过渡边缘传感器（TES），对磁场非常敏感，这可能影响其准确性。为了解决这个问题，Applied Nanotech 正在开发一种新方法，利用3D打印制造技术来保护探测器免受磁场影响。他们计划在能够阻挡磁场的材料上涂覆一层特殊的层。这项研究具有广泛的应用潜力，可用于各种NASA任务，包括天体物理学、地球科学、太阳物理学和行星科学的研究。该技术的开发还可以在其他领域得到应用，例如改进电子封装和量子计算。

非平面星载增材制造电子产品

Micro-Precision Technologies (MPT) 正与宾厄姆顿大学的高级微电子制造中心 (CAMM) 合作，致力于开发一种工艺，用于制造专用于太空的特殊电子电路。他们结合了MPT的厚膜陶瓷技术和CAMM的气溶胶喷射打印技术。这种混合技术使他们能够在曲面上制造电路，并满足太空任务的严格标准。这些电路将用于那些传统电路板过大或无法正常工作的太空和地球应用中，其中包括NASA在探索其他行星和运营国际空间站(ISS)的任务、医疗设备和国防工业。

符合太空要求的3D打印印刷电路板

Nanohmics和德克萨斯州立大学的Maggie Chen教授正在合作开发专为太空而设计的独特印刷电路板（PCB）。这些PCB将利用先进的3D打印技术和导电油墨制造。项目的目标是制造出能够在太空极端条件下经受住温度变化、冲击和辐射等挑战的PCB。在第一阶段，他们将使用柔性材料创建原型PCB，并使用标准电子元件对其进行测试。这些新型PCB将具有灵活性和紧凑性，能够更有效地利用太空任务中的空间。

3D打印电子产品中高级集成电路的高可靠性互连

该项目旨在提高使用3D打印制造电子（AME）技术制造的产品的耐用性和坚固性。Sciperio和位于代托纳比奇的Embry-Riddle航空大学希望设计出能够在温度变化中保持可靠连接的互连技术（用于连接电子电路中的不同部分）。该团队计划利用先进的3D打印设备，快速生产和测试这些设计。该技术的潜在应用领域包括卫星电子设备、可穿戴监控设备和生物医学设备。

NASA在2023年授予的其他计划旨在彻底改变月球建设。这些计划包括加固着陆台、改进着陆和起飞的安全性、利用高功率微波技术进行建筑活动，并引入创新的Brickbot系统结构，以提取风化层用于制造着陆台砖块。此外，还有一项便携式太空检查机项目，3D打印原位资源提取技术，用于地球外3D打印建筑，以及用于太空核应用的3D打印陶瓷热管理系统。这些项目旨在推动月球探索和未来的太空建设技术的发展。

△NASA将资助25个与太空探索相关的3D打印项目

以下是今年获得第一阶段SBIR和STTR奖项的其它3D打印相关计划的列表：

SBIR

●CFD Research Corporation开展综合计算材料工程（ICME）研究，用于太空和地外表面金属焊接和连接。
●Advanced Analyzer Labs开发用于空间的X射线分析仪。
●月球资源利用提取金属氧化物渣，用于月球上的加工。
●通过先进的冷却技术，实现针对空间核反应堆的陶瓷热管增材制造。
●C-Suite Services提供飞行配重低温凸轮蝶阀和超高压可变流量控制阀。
●Cornerstone研究小组通过细胞优化技术，改进空间成像增材制造镜基板。
●Muse Engine提供快速配置模具和型腔系统。
●Nanovox开发宽带无机自由曲面光学器件。
●Optomec Design实现增材制造坚固的非平面电气互连。
●Polaronyx开发机器人高发射率表面处理技术。
●Quadrus Advanced Manufacturing通过增材制造技术改进离子发动机光学器件。
●Vapor Cell Technologies利用增材制造技术开发超精细光机激光学科（AM-HOLD）模块。

STTR

●Linc Research和阿拉巴马大学合作开发了一种新型的月球着陆垫加固结构。
●SpaceFactory和密歇根理工大学合作开发了一种用于覆盖月球风化层的结构，以实现在月球上的就地建设。
●Vista Engineering and Consulting与阿拉巴马大学伯明翰分校合作研究了可重复利用的碳纤维增强热塑性复合材料电阻焊技术。
●X-Hab 3D和宾夕法尼亚州立大学合作利用多用途微波源处理月球风化层，用于建筑活动。
●Alternative Energy Materials和华盛顿州立大学合作开发高功率密度加压整体氧化锆电解槽，用于替代能源材料研究。