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【中國(guó)智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】日前，加拿大卡爾頓大學(xué)機(jī)械與航空航天工程系的研究人員正在嘗試開(kāi)發(fā)一款可以完全自我復(fù)制的3D打印機(jī)，該設(shè)備有望被用來(lái)在太空中建造定居點(diǎn)以及其他結(jié)構(gòu)。如果自我復(fù)制3D打印機(jī)項(xiàng)目終取得成功，它將帶來(lái)一個(gè)新的太空探索時(shí)代。
據(jù)悉，加拿大卡爾頓大學(xué)機(jī)械與航空航天工程系的研究人員一直在嘗試開(kāi)發(fā)一款可以完全自我復(fù)制的3D打印機(jī)。該打印機(jī)有可能被用來(lái)在太空中建造定居點(diǎn)以及其他結(jié)構(gòu)。
“我們的起始點(diǎn)是RepRap 3D打印機(jī)，一款可以打印許多自己的塑料部件的機(jī)器，”研究人員說(shuō)。Rep Rap初由英國(guó)巴斯大學(xué)開(kāi)發(fā)，是一款開(kāi)源3D打印機(jī)。通過(guò)打印自己的組件，RepRap概念大大降低了3D打印機(jī)的制造成本。
“自動(dòng)復(fù)制機(jī)器將大大改變空間探索的面貌，因?yàn)樗行У乩@過(guò)了發(fā)射成本，”研究人員說(shuō)。他們的想法是，可以先將一臺(tái)3D打印機(jī)發(fā)送到月球上，在那里它將開(kāi)始自我復(fù)制。終，這些3D打印機(jī)將一起工作，生產(chǎn)出所有必要的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施，以建一個(gè)月球基地。
很顯然，這些月球3D打印機(jī)將只能使用月球上能找到的材料，主要從月表土中提取。打印機(jī)可以安裝上一個(gè)機(jī)器人臂，它可以鏟起月表土，然后打印機(jī)會(huì)用通過(guò)一個(gè)菲涅爾透鏡的陽(yáng)光來(lái)將月表土加熱到900度左右。儲(chǔ)存在月球土壤中的任何揮發(fā)性氣體將通過(guò)該過(guò)程被去除，剩下的材料可以被分離，以獲得鈦鐵礦。研究人員說(shuō)，鐵可以從這種礦物中提取出來(lái)，硅塑料也可以用月球上的資源來(lái)制造。
研究團(tuán)隊(duì)目前正在使用一種聚乳酸塑料和鐵的混合物來(lái)3D打印電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子。但是另外一個(gè)需要制造的重要部件是鋁線圈，它可以取代電機(jī)當(dāng)前所使用的線圈。終在月球上，這些鋁合金線圈可以被鐵鎳鈷合金替代。
由于現(xiàn)在線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)很弱，研究員打算想辦法來(lái)增加層數(shù)，以增加通過(guò)線圈的電流。終，他們將把改進(jìn)的線圈整合到電機(jī)中，從而得到一個(gè)完整的電機(jī)磁芯，它也是3D打印的。
3D打印電機(jī)應(yīng)該在兩個(gè)月內(nèi)能完全正常工作，但打印機(jī)的電子部件需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)復(fù)制。月球環(huán)境也帶來(lái)了一些問(wèn)題。
“我們考察過(guò)真空管，因?yàn)樵噲D在月球上創(chuàng)造固態(tài)電子產(chǎn)品幾乎是不可能的，”研究人員解釋說(shuō)，“如果使用真空管，需要的材料就是鎳、鎢、玻璃和鐵鎳鈷合金，所有這些都可以在月球上生產(chǎn)出來(lái)。”自我復(fù)制3D打印機(jī)的電路板可以參照人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)構(gòu)造。
如果自我復(fù)制3D打印機(jī)項(xiàng)目終取得成功，它將帶來(lái)一個(gè)新的太空探索時(shí)代。即使無(wú)法實(shí)現(xiàn)在月球定居的夢(mèng)想，當(dāng)前的太空活動(dòng)也將從這種自我復(fù)制機(jī)器中受益匪淺。衛(wèi)星上的3D打印機(jī)可能會(huì)生產(chǎn)太陽(yáng)能電池板來(lái)從太陽(yáng)光線重捕獲能量，或者生產(chǎn)護(hù)罩來(lái)保護(hù)日益脆弱的環(huán)境免受太陽(yáng)輻射的影響。
(原標(biāo)題：研究員開(kāi)發(fā)自我復(fù)制3D打印機(jī)，可在月球上建定居點(diǎn))
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