美尝试首用3D打印技术制造太空摄像机

立方体卫星50毫米级拍摄仪器的反射镜和整个光学机械结构。

预计到今年9月底，美国宇航局将生产第一台几乎所有部件都用3D打印的太空相机。美国宇航局戈达德太空飞行中心的航空工程师贾森·巴蒂诺夫说:“据我所知，我们是第一个尝试制造全3D打印仪器的人。”

3D打印也被称为附加制造。在三维计算机辅助设计模型的指导下，激光熔化的金属粉末由计算机控制重新凝固在一起。由于组件是逐层印刷的，所以也可以设计印刷组件的内部结构，这是传统制造方法无法实现的。

根据物理学家组织网络8月7日(北京时间)的一份报告，这个由戈达德的“国际研究与发展”(IRAD)项目资助的多交叉项目已经开发出一款全功能50毫米相机。它的外管、挡板和光学框架将作为一个整体结构打印出来，整体尺寸适合立方体卫星小型卫星。镜子和玻璃透镜是用传统方法制成的。该相机将于明年进行振动和热真空测试。

这个项目的目标不是让他们去天堂，至少现在不是。巴蒂诺夫说:“这只是一个开拓者。要制造用作科学仪器的望远镜，通常有数百个组件，而且过程复杂而昂贵。3D打印可以减少要制造的零件总数，零件的形状可以更加随意，而不受传统粉末冲压的限制。”

望远镜设计为50毫米，四个不同的部分由铝和钛粉制成。如果使用传统方法，制造的零件数量是3D打印方法的5至10倍。根据仪器挡板的角度布置，用传统方法不可能形成一个整体。

组装好相机后，它将准备好进行空间质量测试，这将需要3个月的时间。巴蒂诺夫说:“基本上，我想证明曾轶制造的仪器能飞。”

此外，他还想证明铝粉也可以用来制造三维印刷望远镜反射镜。铝表面多孔且透气，很难像镜子一样抛光。巴蒂诺夫计划首先定制一个安装在50毫米仪器上的未经抛光的3D印刷镜，并将透镜放置在充满惰性气体的压力室中。当气压增加，气室变热时，会挤压镜面，降低表面孔隙率。这个过程叫做高温等静压。“这一工艺，结合表面铝薄层的沉积和戈达德开发的铝稳定热处理工艺，将生产出3D印刷金属镜。”巴蒂诺夫说。

明年，他还计划试验因瓦合金印刷仪器组件。这种合金具有极高的形状稳定性，是制造超稳定、轻质望远镜骨架和其他仪器的理想材料。

“每个制造光学仪器的人都可以从我们的实验中受益，”巴蒂诺夫说。“我认为我们可以证明3D打印技术在成本和时间方面可以降低一个数量级。”