来自北达科他大学(和)获得了75万美元的奖金美国国家航空航天局拨款开发3D打印太空服。
与来自马歇尔、约翰逊和肯尼迪航天中心的Pablo de León,联合国开发计划署空间研究部门的教授和主席,将对这一概念的可行性进行为期三年的研发项目。这种被命名为“NDX-3”的添加剂服装将由柔性聚合物组合制成,并最终通过动作捕捉测试与传统宇航服进行比较。
León解释说:“到目前为止,所有的压力服和宇航服都是用传统的缝纫技术制造的。”“制作一件太空服需要非常熟练的缝纫工匠花费数千小时,而且它们也非常脆弱。重新思考航天服的制作方式很重要,我们已经发现3D打印可以帮助解决这个问题。”江南平台版江南平台版
“当我们冒险超越近地轨道时,宇航员将需要一种可靠的方法来修复和调整他们的宇航服。”
从缝纫过渡到制造
在过去的70年里,宇航服基本上都是用同样的方法制造的,使用传统的缝纫技术将聚氨酯尼龙、各种金属和可穿戴聚合物拼接在一起。熟练的缝纫工匠需要数千小时才能完成这一过程,即使是成品服装,与现代航空航天标准相比,也是古老的技术。
更重要的是,这些宇航服并不物有所值,每件宇航服的制作成本约为200万美元,而且它们是为每位宇航员量身定制的,通常也不能重复使用。几年前,明尼苏达大学开始与美国国家航空航天局合作,改变航天服的制造方式,目的是设计一种改进的、更具成本效益的替代设计。
虽然de León教授和他的老师已经在这个项目上工作了一段时间,但他们最近选择将3D打印集成到加压服装的设计中。江南平台版江南平台版当团队考虑到深空探索的前景时,他们才转向增材制造,并最终获得了NASA的合同。
de León教授解释说:“在火星或更远的地方,宇航员在他们的行星栖息地不会有一群裁缝或裁缝来照顾他们的西装,而且向任务控制中心索要零件需要一年多的时间。”
他补充说:“所以,我们将尝试做的是,主要利用3D打印技术来制造一套可加压的太空服。”江南平台版江南平台版“美国宇航局已经决定资助我们的实验室,因为这可能会改变未来航天服的制造方式,并有助于减少对地球的依赖,这是航天局的目标之一。”
明尼苏达大学雄心勃勃的新3D打印宇航服
在与NASA签订的为期三年的合同中,UND团队将通过开发和3D打印完整的服装来评估增材制造技术在宇航服设计中的潜力。江南平台版江南平台版虽然研究人员仍处于设计过程的早期阶段,但他们已经模拟出了理想的外观,并进行了大量的材料评估。
起初,该团队的设计因“太环保”而被拒绝,但他们改进了技术,使用一系列不同的柔性细丝印刷和压力测试了零件,现在美国宇航局已经要求一个完整的原型。随着项目的进展,UND的空间部门将与NASA更紧密地合作,汇集专业知识,并利用该机构先进的3D打印技术。江南平台版江南平台版
León说:“在过去,我们与美国宇航局的中心非常接近,为了这个特殊的项目,我们需要他们的专业知识、投入和专门的设备。”“几十年来,NASA一直是3D打印的先驱。江南平台版江南平台版它拥有一些最先进的设备和最好的专家,可以帮助我们解决项目中遇到的一些问题。”
“我们将与马歇尔、约翰逊和肯尼迪航天中心合作,因为他们在我们将用于开发原型和打印设备的几个领域拥有专业知识。”
一旦团队创建了他们的附加原型,他们将对其进行一系列动作捕捉测试,以将其性能与传统飞行服进行比较。考虑到这种服装是为在火星上使用而设计的,运动捕捉测试将模拟外太空的条件,使研究人员能够准确地测量其可靠性。
宇航服的灵活性、机动性和行走运动学等因素都将在过程中受到密切监控,以确保宇航服尽可能容易移动。在项目的后期阶段,身体扫描技术将被用于制造定制的原型,这些原型将被设计成“完美适合”未来的宇航员。
de León教授总结道:“我们认为,对于长时间的太空飞行来说,最好有一套完全适合你的、为你量身定制的宇航服,而不是采取‘一刀切’的方法。”“使用传统技术,成本会很高,而且非常困难,但使用增材制造就可以做到这一点。”
NASA的3D打印前辈
多年来,美国宇航局已经委托了许多研究项目,以调查3D打印在制造宇航服方面的潜力,并在此过程中开发了各种原型。江南平台版江南平台版
早在2015年,NASA就宣布Z-2原型太空服将使用3D扫描和增材制造技术生产。宇航服本身是由高耐久性复合材料制成的,以提高机动性,并保护穿着者免受恶劣太空环境的影响。
最近在2018年1月,奥地利空间论坛(OeWF)进行了为期一个月的太空服测试模拟火星实地任务。作为评估的一部分,来自世界各地25个国家的科学家前往阿曼的一个贫瘠地区,模拟这颗红色星球的条件。
在其他地方,美国宇航局喷气推进实验室的系统工程师劳尔·波利特·卡西利亚斯概述了潜在的航空航天应用链甲状3D打印材料。据技术人员介绍,这种增材织物既可以作为航天器的屏蔽物,也可以按比例缩小,以宇航服的形式为宇航员提供保护。
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特色图片显示了在火星上复制的条件下,研究小组以前的一件宇航服正在接受测试。图片来自Pablo de León, UND。