安德鲁·古德，喷气推进实验室 这个视频片段展示了一种3D打印技术，其中打印头扫描零件的每一层，吹制被激光熔化的金属粉末
这是美国国家航空航天局喷气推进实验室3D打印零件的几种方式之一，但没有用于在“毅力”号上制造零件
信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 如果你想在工作中看科幻小说，去一家现代机械商店，那里的三维打印机可以制作出你能想象的任何形状的材料
美国国家航空航天局正在探索这项技术——当被专业工程师使用时被称为添加剂制造——来建造火箭发动机以及月球和火星上的潜在前哨基地
更近的未来是一个不同的里程碑:美国国家航空航天局的“毅力”探测器，它于2月15日降落在红色星球上
18，2021，携带11个用三维打印制作的金属零件
三维打印依靠激光熔化连续层中的粉末来形成物体，而不是锻造、成型或切割材料
这样做可以让工程师发挥独特的设计和特性，比如让硬件更轻、更强，或者对热或冷做出反应
“这就像在用纸型材料工作，”安德烈·帕特说，他是美国宇航局南加州喷气推进实验室添加剂制造小组的负责人
“你一层一层地构建每个要素，很快你就有了一个详细的部分
" “好奇”是“毅力”的前身，是第一个将三维打印带到红色星球的任务
它于2012年着陆，在火星探测器的耐热样品分析仪器中有一个三维印刷的陶瓷部件
此后，美国国家航空航天局继续测试用于航天器的三维打印，以确保部件的可靠性得到充分理解
作为“二级结构”，如果不按计划工作，百折不挠的印刷部件不会危及任务，但正如帕特所说，“将这些部件飞向火星是一个巨大的里程碑，为航天工业的添加剂制造打开了更多的大门
" PIXL是美国宇航局“毅力”火星探测器上的仪器之一，它的外壳包括几个由3D打印钛制成的部件
插图显示了完成的两件式外壳零件的前半部分
信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 PIXL的外壳 在前往火星的11个印刷部件中，有5个在百折不挠的PIXL仪器中
这个饭盒大小的设备是“行星x光岩石化学仪器”的简称，它将通过向岩石表面发射x光光束来分析微生物，从而帮助漫游者寻找微生物化石的迹象
在漫游者7英尺长(2米长)的机械臂末端，88磅(40公斤)的旋转炮塔中，PIXL与其他工具共享空间
为了使仪器尽可能轻，JPL团队设计了PIXL的两件式钛外壳、一个安装框架和两个支撑支柱，将外壳固定在臂的末端，使其中空且非常薄
事实上，由一家名为“木匠添加剂”的供应商进行三维打印的零件，其质量比传统生产的零件要轻三至四倍
“在一个非常真实的意义上，三维打印使这种仪器成为可能，”皮克斯在JPL的首席机械工程师迈克尔·申说
“这些技术使我们能够实现传统制造无法实现的低质量和高精度指向
" 这张x光照片展示了“毅力”号莫邪仪器内部的3D打印部件
火星空气将被带入这个部分中心的小通道，在那里它们将被预热
像这样的x光图像用于检查零件内部的缺陷；在这种情况下，工程师检查以确保通道没有3D打印粉末
信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 莫邪加大了热度 毅力的另外六个三维打印部件可以在一个名为“火星氧气原位资源利用实验”或莫邪的仪器中找到
该设备将测试技术，在未来，可以产生工业数量的氧气在火星上制造火箭推进剂，帮助宇航员发射回地球
为了制造氧气，莫邪将火星空气加热到接近1500华氏度(800摄氏度)
装置内有六个热交换器——手掌大小的镍合金板，保护仪器的关键部件免受高温影响
虽然传统加工的热交换器需要由两个部分组成并焊接在一起，但莫邪的每个部分都在附近的加州理工学院作为一个整体进行三维打印，该学院为美国宇航局管理JPL
“这种镍零件被称为超级合金，因为它们即使在非常高的温度下也能保持强度，”JPL的材料工程师萨马德·费多西说，他帮助开发了热交换器
超级合金通常存在于喷气发动机或发电涡轮机中
即使在非常热的情况下，它们也非常擅长耐腐蚀
" 虽然新的制造工艺提供了便利，但打印机放置的每一层合金都会形成孔隙或裂缝，从而削弱材料
为了避免这种情况，板材在热等静压机(气体破碎机)中进行处理，将材料加热到1832华氏度(1000摄氏度)以上，并在零件周围均匀施加高压
然后，工程师们使用显微镜和大量的机械测试来检查交换器的微观结构，并确保它们适用于航天飞行
“我真的很喜欢微结构，”费多西说
“对我来说，看到材料印刷时的那种细节，以及它是如何演变成这个飞向火星的功能部件的——这很酷
"
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