3D列印是上個世紀的發明卻注定要在這個世紀成為推動創新的柴火,3D列印技術是自動化的核心技術,不論是在火星上建立太空人的休憩地或是國際太空站上的設備維修、新一代太空船設計優化都少不了要用到AM技術。

2019年的今年是美國阿波羅11號登陸月球的50週年,也就是50年前人類首次踏上了月球的土地。如同我常說的,人類的好奇心是最強的動力驅使著我們前進探索未知,帶領著我們突破現狀不斷創新。

七月底,位於美國佛羅里達的nScrypt公司藉由SpaceX的火箭把生物列印的硬體設備送上了太空站(ISS),為此NASA還發布了上面這個短片讓大家能夠稍微買足一下好奇心。

生物列印(bioprinting)是3D列印技術應用在醫療創新裡面一個非常重要的目標,但與其他重大創新一樣沒有捷徑,是一條漫長久遠的耐力賽。nScrypt這次是利用太空無重力狀態的環境測試心臟的細胞可以在沒有壓力的狀況下成長架構較為健全的三維狀態,機器的操作則是由身在地球的科學家們來操作監控。nScrpt把第一階段測試以兩年為期,如果成功再往下推進列印心臟綴片(heart patches)。當然整個計畫的終極目標就是要在太空環境裡列印出一個完整的器官。

至於下面這個案例是來自於位在美國加州的公司Made in Space。Made in Space是一家專注在如何設計與製造產品在微重力或是真空、太空環境下運作的公司。

Archinaut-Servicing-Satellite-1.jpg

他們最近獲得來自NASA約七千萬美金的贊助,準備發展在地球表面低軌道運行時利用3D列印技術製造與組裝太空船零件。這項政府與民間企業協同合作計畫極為重要,進行的時程設定在2022年,此外這個計劃的成敗也將對美國的火星探險計畫造成連帶影響。這項命名為Archinaut One的計畫還有一個位於紐西蘭的合作夥伴Rocket Lab,將會負責列印引擎等零件。Made in Sapce製作的動畫短片,讓我們多少了解所謂的太空列印與組裝的運作。

NASA的太空技術部門則表示太空列印與製造將會是個驚天動地的改變,這將有助於美國持續在太空探索上保持領先地位,並推進太空人重返月球與探索火星的時程。

 

強強聯手看起來是AM產業界的新法則,金屬列印的專家Sciaky在上個世紀末就開始利用他們的EBAM技術(Electron Beam AM)製作大尺寸高質量的金屬物件。最近他們發表與高效合金製造商Aubert&Duval還有全球第二大飛機製造商Airbus進行合作計畫,結合傳統冶金與金屬列印技術來生產飛行器所需的鈦合金零件。這項研究開發計畫的啟動是來自於法國半官方機構IRT Saint Exupéry的倡議,第一階段的開發資金也獲得來自法國政府大約4百萬歐元的挹注。

Sciaky___EBAM

Sciaky本身就是從事大尺寸金屬列印的公司,他們的可列印尺寸範圍從20cm到5.8公尺的長度,而他們的專利列印技術EB也是在金屬列印技術裡被認為是相對快速的技術方案。

法國本來也是軍事航太強國,急起直追把未來列印技術留在國內也可以看得出來法國對於自動化製造技術應用的野心,加上明年要成軍的太空指揮部,誰都不想輸在太空競賽的起跑點。

 

2560px-Low-Boom_Flight_Demonstrator

另一個值得注意的合作計畫也是有關NASA與學界分進合擊的案例。產官學的合作通常是一個國家重要的資源分配與分工,最近NASA宣布與知名的卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University)合作來展開屬於未來新的航空學研究調查計畫,該計畫獲得來自NASA三年七百萬美元的補助,大學方面則是由未來製造中心與未來製造相關科技的教授來帶領。

這項研究計畫的參與者還包含許多知名企業如洛克希德馬丁、GE、西門子、Metal Powder Works等等,主要的目的還是要尋找出新的製造方法提升生產的速度。卡內基大學也表示,這次由學校主導的研究計畫還會邀請其他領域專家如材料科學、機器學習、自動化機器人等來一起加入,也帶領其他學校如匹茲堡大學、德州大學等多家學校來參與研究計畫。

授權中文版編譯聲明

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