欧空局在轨金属3D打印迈出关键一步：第五个样品返回，准备下一次运行

ESA宇航员Sophie Adenot刚刚从国际空间站取回了第五个金属3D打印样品，这是有史以来送入太空的首台金属3D打印机在轨道上制造的第五个部件。

这台技术验证打印机是2024年发射的，在约400公里高度运行，被ESA称作首台在轨金属3D打印机。自2026年初以来，已经有六次货运任务给它送过耗材了。Adenot正在执行ESA的εpsilon任务，她取回样品的同时，还为机器在今年晚些时候的下一次打印任务做好准备。

其实，之前打印的三个样品已经在荷兰的ESTEC和丹麦技术大学接受过检测。团队把它们的质量和宏观微观特性，跟地面用同一台机器打印的参考件做了对比。ESA说结果会在未来几周内公布。第五个样品跟着CRS SpX-34飞船回来了，接下来要在德国航空航天中心（DLR）和ESTEC进行测试。

欧洲空间局技术官员Rob Postema解释道，「随着对打印机能力、限制和操作（无论是在轨还是地面）以及在有人的太空环境中生产零件质量的更深入了解，ESA现在已做好准备，向在轨金属3D打印迈出下一步。」

这台打印机由空客防务与航天公司领导的工业团队在ESA合同下建造，并获得了空客的共同资助。法国航天局CNES的CADMOS用户支持与操作中心负责操作打印机。大型增材制造公司Caracol主导了基于人工智能的太空大型机器人格式增材制造监控（AIMIS-LFAM）项目。

打印机在2024年5月由ESA宇航员Andreas Mogensen安装在ISS的哥伦布模块中。他在开始打印操作前密封了舱门，这些操作由法国CNES控制中心远程监督。与地面金属增材制造中常见的粉末基方法不同，这台3D打印机用的是金属丝材。这一设计选择规避了松散的金属粉末在微重力下可能带来的包容风险。在其密封腔体内，氧气被氮气置换，使高功率激光能够熔化金属丝材原料（温度超过1200°C），而不会氧化金属或危及机组人员。

该设备在安装后数月内便制作出一条简单的2D校准轨道，一个S形线。随后在2024年8月前，它打印出了首个完整样品。此后，三个样品已被送回ESA位于荷兰的技术中心ESTEC，工程师们在那里进行检查、切割和弯曲，以测量微重力如何影响打印质量。这些结果与在地面同一台机器上打印的参考部件进行对比。

Adenot的任务是提取第五个样品并为打印机下一次构建做准备。她安装了一个基板，上面有一个在异常中断前部分打印的元件。团队计划测试恢复程序并继续构建。Adenot说，「3D打印机远非简单的小工具，我很高兴能参与这项欧洲技术演示，为人类太空飞行的未来贡献力量。祝贺所有相关人员，并感谢CADMOS用户支持中心团队在整个过程中给予我的指导！」

在取回第四个样品后发布的一段先前延时视频中，Adenot指出，打印机在地球上重约180公斤，即使其重量在轨道上消失，其质量并不会消失，就像她发现需要用电动螺丝刀费力将其调整到位时所体验的那样。

第五个样品现已加入ESA评估流程中的前辈行列，工程师们将对其微观结构和强度与地面打印的参考件进行比较。Adenot还重新配置了打印机，为今年晚些时候的下一次构建做好准备，继续让验证器缓慢积累数据，了解金属部件在微重力下逐层生长时实际表现如何。

ESA的金属打印机被刻意定位为验证器，而不是成熟能力。它的任务是揭示在轨金属打印的局限，以便该机构能在自主性成为必需品而非便利品之前，为机组人员和地面控制人员设计更好的硬件和流程。随着对打印机能力、限制和操作的更深入了解，ESA现在已做好准备向在轨金属3D打印迈出下一步。

其实，ESA不是唯一将增材制造视为太空核心基础设施的机构。NASA和Redwire也在推进类似的路线。Redwire的Regolith Print实验使用模拟月球尘埃，在ISS的增材制造设施中测试了3D打印。这个实验是与NASA马歇尔太空飞行中心合作开发的，专门支持阿尔忒弥斯时代的月球建设。ESA也有自己的类似项目，叫IMPERIAL。在这个项目下，一个包括OHB、Azimut Space和BEEVERYCREATIVE的联盟，建造了一台采用传送带供料的FFF打印机，能够生产理论上无限长度的部件。他们还在该机构的一次制造研讨会上，展示了一根1.5米长的棒材。

综合来看，这些项目从不同角度描述着同一个赌注，那就是将原材料，无论是金属丝材、塑料线材还是行星尘埃，转化为现场可用的硬件，是使地球轨道以外的载人任务可持续的关键。ESA的金属打印机提供了由金属丝材和激光构建的那部分图景。第五个样品就是朝着这个更大目标迈出的一个微小、渐进的步骤。