随着航天技术的发展,探索深空、建设地外星体基地乃至移民等逐渐提上研究日程,涉及实现长期在轨居留的物资和生命保障、空间应用设施(卫星)的建造、太阳系内星球探索基地建设和运行,很大程度依赖于如何实现高效、可靠、低成本的“空间制造”,从而克服现有火箭运载方式在载重、体积、成本上对空间探索活动的限制,以获得深空探索所需的运载平台、工具与装备。空间制造可直接利用太阳能、原材料等空间资源,实现自我维持;同时,空间微重力环境使得原位制造、组装超大尺寸构件成为可能。
3D打印技术与传统减材或等材制造相比,3D打印技术消除了加工过程对中间模具的需求,能够进行快速需求响应,具有单件小批量定制化快速制造的优势,较适合空间制造需求。目前,我国正在推进载人航天与空间站建设、月球探测等计划,具备“空间制造”能力至关重要,实现大尺寸功能构件的空间制造、月球资源利用与原位制造,对我国空间探索具有十分重要的推动作用与战略意义。根据空间探索对增材制造技术的不同需求,空间增材制造技术的应用环境可以划分为空间舱内环境、在轨原位环境、星球基地环境等三种环境约束条件。本文将围绕这三种环境约束条件,分别对舱内增材制造、在轨原位增材建造、月球现场增材制造等三个方面国内外的前沿探索进行综述,进而对所面临的关键问题进行分析与讨论。