中国科学院太空制造技术重点实验室

CAS Key Laboratory of Space Manufacturing Technology

实验室概况
研究队伍
研究方向
研究成果
实验室建设
合作交流
当前位置:首页  >  研究成果  >  研究进展
研究进展

3D打印技术制备月壤结构件方面取得重大进展

  发布时间:2018-12-20     浏览次数:615  分享至:

近日,中国科学院太空制造技术重点实验室(CAS Key Laboratory of Space Manufacturing Technology, SMT)在3D打印技术制备月壤结构件方面取得重要进展,科研人员利用立体光刻3D打印技术,成功成型并烧结得到性能优异的月壤结构件,该研究成果有望为我国未来空间探索的就位制造和地外资源就位利用提供必要的技术贮备。该研究成果以“Digital light processing of lunar regolith structures with high mechanical properties”为题发表在《Ceramics International》期刊上。

月球在未来深空探索中的地理位置、资源等方面的意义日益凸显,建立月球基地已成为国内外航天机构主要研究内容之一。考虑到巨大的上行运输成本,在月球原位资源利用变得切实可行,而月壤因其储量丰富、环境适应性好、易开采等优势成为了月球基地建设的理想原材料。相比于传统的挤压成型,3D打印技术具有精度高、自动化程度高、不受形状及复杂性影响等优势,国外已有研究团队实现了3D打印技术制备月壤结构件,其主要包括激光选区熔化与挤出式两种技术途径。但3D打印技术制备月壤结构件仍然面临着一些问题需要解决,如粉末在微重力环境下易漂浮,成型件气孔率较高,精度与性能较差等,这些问题影响其更广泛的应用。

SMT重点实验室科研人员利用自主创新研发的面曝光立体光刻陶瓷3D打印机Ceramatrix和满足微重力条件的月壤3D打印浆料,在国际上首次实现了立体光刻3D打印月壤材料,并成功烧结出无明显缺陷的结构件。月壤结构件不仅具有较高的尺寸精度与表面光洁度,而且具有优异的压缩强度与弯曲强度,其机械性能较国际现有水平提高2倍

SMT重点实验室科研人员自主研发的新型月壤浆料,具有适应多种微重力条件下的流变特性,解决了粉末材料在微重力环境下难以约束的问题,为在微重力环境下开展粉末材料的高精度成型提供了新的技术途径;并且,该新型月壤浆料具有优异的打印能力,配合自主研发的立体光刻陶瓷3D打印机及优化的打印参数,成功实现了立体光刻3D打印成型,成型件具有高精度与高表面光洁度。同时,科研人员经过反复探索月壤素胚的烧结条件,最终成功获得具备优异压缩强度与弯曲强度等机械性能的月壤结构件,该月壤结构件不仅满足月球基地建筑材料性能要求,甚至满足了一些承力件、功能结构件性能要求,极大地拓宽了其应用范围,是对月球基地建设具有深远影响的研究成果。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.12.049


版权所有 © 中国科学院空间应用工程与技术中心 中科院太空制造技术重点实验室 备案序号:京ICP备14018798号 

单位地址:北京市海淀区邓庄南路9号 邮编:100094 联系电话:010-82581681 E-mail:sunying@csu.ac.cn