用月球岩石材料进行3D打印

在我们最近为大家展示的一组幻灯片中 ，一些美国航天局的科学家们设想，宇航员利用火星或月球上的材料，通过三维打印技术生产出任何他们所需要的物品。 轮廓制造工艺组织将这一技术理论变为可能。现在华盛顿州立大学（WSU）的工程师实际上已经使用月球岩石在地球上打印出了一些简单形状的物品。

真正的月球岩石是稀有的，因此，研究人员使用的是仿月球岩石，叫做月壤模拟物。月表的浮土混合了松散的尘埃、岩石、土壤等。地球以及其他行星、月亮和一些小行星上的基岩层上也覆盖着这种物质。 月壤模拟物要按成分配比，使其接近真实月壤的化学和矿物质特性。 这种模拟物有好多个配比版本。 WSU团队使用的一个版本中包含硅、铝、钙、铁和镁的氧化物，约10磅。

机械与材料工程学院的大学教授Amit Bandyopadhyay和Susmita Bose带领的一个团队，展示了用未加工过的人造月球岩石进行3D印刷。 美国航天局正在努力与几个组织合作，包括轮廓制造工艺，共同开发这项技术，用于制造简单的工具或可更换的零件。 Bandyopadhyay的研究小组是第一个表现出有这种能力的。

在此之前，Bandyopadhyay和Bose曾使用三维打印技术创建出类骨质材料，用于骨科移植。 他们当前的工作是使用激光工程净成形（LENS）技术，特别是LENS-750系统。 这些都是基于激光烧结技术，最常见的添加剂的制造方法。 该小组在快速成型杂志的文章中公布了结果 。

根据的文章摘要，该团队生产出了无明显缺陷的致密零件，他们评估了激光加工如何影响月壤模拟物的微观结构、成分和化学特性。 他们使用了X-射线衍射、差示扫描量热法、扫描型电子显微镜、X-射线光电子能谱等方法进行鉴定。

尽管激光加工导致边际材料成分的改变，但经过不断的试验，研究人员成功地生产出了固化时没有裂痕的零件。

该小组已将其研究成果送至美国航天局。 其他团队成员包括Vamsi Krishna Balla以及华盛顿州立大学机械与材料工程学院，美国航天局肯尼迪航天中心的Luke B. Roberson，银汞工业的Gregory W. O'Connor和ASRC航空航天公司的Steven Trigwell。这项研究得到了W.M. Keck基金会75万美元的资助。

在下面的视频中，Bandyopadhyay教授向大家展示了风化层材料，并解释说，该技术还可以用于现场修复损坏的零部件。 他在视频中提到，这些研究成果是第一代的工作，在未来50年左右的时间里，未将准备用于商业用途。

考虑到这一技术领域的发展速度有多快，我猜测用不了多久就能实现普遍使用这一新技术。 美国航天局已经致力于三维打印技术制造火箭发动机零件 ，同时其他研究人员也正在设想用三维打印技术做出完整的个人电子设备。用月球岩石材料进行打印所面临的两个最大的挑战就是要搞清楚激光烧结工艺和月球岩石材料的最佳组合以及如何保证小型打印机在零重力环境中正常工作。