国际空间站开展3D打印晶格结构微重力实验

自2000年以来，国际空间站 (ISS) 的宇航员利用太空的特殊条件（如永久微重力）进行实验取得了革命性的成果。

预计将于2023年在国际空间站上开始的一项实验与微重力下的毛细管作用有关——该实验始于美国中学生的国际空间站研究实验室项目。对于微重力毛细管作用的实验，学生团队找到了一家服务提供商来制造毫米级的晶格。该实验的结果有望详细了解微重力对晶格吸水性能的影响。

实验所需的晶格支柱直径只有0.5mm，采用传统制造技术无法实现这样复杂的结构设计，而3D打印已经成为制造晶格结构的最佳途径。然而根据报道，用于实验的设计无法使用传统的金属粉末床熔融和粘结剂喷射3D打印技术进行打印。第二个挑战是晶格的材料需要满足某些要求——部件需要耐振动、耐低温和耐热。

该学生团队最终选择了基于立体光刻和烧结的间接金属3D打印技术，由该技术的开发商德国初创企业MetShape提供服务。

基于光固化的金属3D打印，根据光聚合原理生产高精度零件生坯，其原料为金属粉末和光敏聚合物的混合体。通过掩模曝光，可以精确快速地成型整个层面，聚合物粘结剂选择性的在局部交联，将金属粉末粘结在一起。打印完的生坯经历脱脂和烧结后可以形成致密化的零件。

MetShape指出，这种制造方式特别适合小尺寸金属零件的3D打印。当层厚达到50μm时，可实现约0.1mm的壁厚和最小直径0.1mm的微孔。使用该技术，打印过程没有热应力从而不需要支撑结构，这不仅可以打印更为复杂的结构，还可以像粘结剂喷射技术一样实现多层零件一同制造，同时无须SLM技术那样复杂、耗时的后处理过程。

该技术的优势尤其在于高分辨率和高精度以及出色的表面质量，可实现从医疗到汽车、航空航天到奢侈珠宝等广泛应用的复杂零件的精确、高质量生产。

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