欧航局建立先进制造实验室 正式将3D打印纳入研究范围

2016年7月19日，欧洲航天局（ESA）自豪地宣布了成立了一家新的先进制造实验室，该实验室将为了未来的太空任务而致力于3D打印和其他先进制造技术的研究。

据欧航局局长General Jan Woerner表示，在过去几年中，他们已经提出几个与太空3D打印有关的大胆计划，包括月球上建立一个3D打印的基地等。而欧航局的这座先进制造实验室位于牛津郡Harwell，隶属于科技设施委员会（STFC）的Rutherford Appleton 实验室（RAL），预计将成为欧航局把上述计划变成现实的道路上迈出的重要一步。

“有大量的新兴技术具有明显的潜力，比如更轻、更便宜的航天器结构，但我们必须确保它们完全适用于无限的太空。”负责先进制造实验室的Andrew Barnes说。“我们的实验室旨在为太空任务评估备选材料和制造工艺，并在太空任务的早期开发中提前筛选材料和工艺。由此获得的结果将有助于帮助ESA和其它航天产业决定未来技术投资的方向。

据了解，该实验室配备有金属3D打印机以及功能强大的显微镜、X射线CT设备和几个窑炉。该实验室还可以用于机械测试，比如显微硬度和抗拉强度测试等。除此之外，研究人员还可以使用RAL的其他设施，比如中央激光设施（Central Laser Facility）、ISIS中子和介子源（ISIS neutron and muon source）、钻石光源、以及半导体洁净室和低温实验室等。

“我们已经使用了STFC ISIS脉冲散裂中子源来研究搅拌摩擦焊接的钛部件的结构完整性，并将其用于航天器推进剂贮箱中。”该实验室研究员Sarah Baker说。“ISIS可以利用中子衍射来测量粒状材料中的残余应力（residual stress）。”

“摩擦焊接是利用高速摩擦将金属部分焊接在一起，而不是利用外部发热来融化零件。摩擦焊接可以获得更强的焊接效果。使用ISIS我们可以通过测量内部应力来确认最终的焊接质量。”

另外，该实验室的工作还包括对3D打印过程的仔细检验，具体包括设计过程、物理工艺参数和材料，及其对制造零件质量的影响等。这座先进制造实验室最新还加入了一个遍布欧洲的ESA实验室网络——该网络包括欧洲航天研究和技术中心（ESTEC）等。

位于荷兰ESTEC被ESA形容为欧洲太空计划的“技术心脏”。它材料和电器元件实验室在材料和设备的检测方面承担了大量的任务。根据ESTEC材料技术负责人Tommaso Ghidini的说法，新成立的先进制造实验室将为其所做的工作提供更多必要的支持。

“在ESTEC，大部分的工作是在快速反馈的基础上来支持太空项目的需要，对材料和设备进行测试和故障分析，不过它是在比较高的技术成熟度水平上进行的。”他说。“而Harwell的这家实验室将通过专注于成熟度比较低的技术来协助ESTEC。在这里，我们可以在不同的基础上进行研究，通过将样品转化为纳米模型去理解样品的根本结构，以及它的物理性能，所以我们可以真正实现由内到外了解备选材料，或找到具有很高太空应用潜力的早期技术。”

这座新的实验室是欧航局先进制造计划的一部分。该计划是最近才制订的，其主要目的是推动增材制造和其他先进的制造技术在欧洲所有太空计划中的应用，以及为其制订最终标准。

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