導(dǎo)讀：2024年6月7日，美國國家航空航天局 (NASA) 宣布了2024年小型企業(yè)創(chuàng)新研究/小型企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移 (SBIR/STTR) 計劃第一階段獲獎?wù)呙麊巍９灿?99個研究和技術(shù)提案獲得了第一階段的資助，每個提案包括15萬美元，總投資達(dá)4500萬美元。

3D打印技術(shù)已成為NASA為太空探索打造復(fù)雜、輕量且高效結(jié)構(gòu)的重要工具。值得注意的是，今年的獲獎項目中有6個因其創(chuàng)新性的3D打印應(yīng)用而備受矚目，涵蓋了從制造先進(jìn)的碳化硅（SiC）光學(xué)器件到構(gòu)建月球基礎(chǔ)設(shè)施的各個領(lǐng)域。

1.Additive Innovations的碳化硅光學(xué)器件

位于賓夕法尼亞州匹茲堡的Additive Innovations計劃通過3D打印碳化硅（SiC）來改進(jìn)太空光學(xué)系統(tǒng)。SiC因其重量輕、高剛性和低熱膨脹性，是太空光學(xué)器件的理想材料。然而，傳統(tǒng)的SiC制造工藝既復(fù)雜又昂貴。Additive Innovations計劃通過3D打印簡化這一過程，使其更加經(jīng)濟(jì)高效和精確。

在NASA的資金支持下，該團(tuán)隊將提高制造精密SiC部件的能力，并預(yù)測材料在溫度變化下的表現(xiàn)，同時提升其密度。這項技術(shù)最初將應(yīng)用于小型衛(wèi)星，但未來可能擴(kuò)展到更大規(guī)模的光學(xué)部件，以及汽車零件和熱交換器等其他應(yīng)用領(lǐng)域。

2. Faraday Technology的金屬絕緣材料

位于俄亥俄州的Faraday Technology計劃改進(jìn)用于航天器的放射性同位素電源系統(tǒng)（RPS）的絕緣材料。這些系統(tǒng)通過放射性材料產(chǎn)生的熱量發(fā)電，對于太陽能無法使用的長期任務(wù)至關(guān)重要。RPS單元為科學(xué)儀器、機(jī)載系統(tǒng)和通信設(shè)備提供電力，確保航天器在深空任務(wù)或有限陽光區(qū)域內(nèi)也能正常運(yùn)行。Faraday正在開發(fā)的多層金屬絕緣材料（MLMI）通過最小化熱損失來提高這些電源系統(tǒng)的效率。

Faraday將利用3D打印和電化學(xué)技術(shù)改進(jìn)絕緣材料的制造方式。這種新方法無需手動在絕緣層之間放置小支撐物，使制造過程更快更精確。通過更好地控制絕緣材料的厚度和密度，新方法有望提高絕緣材料的熱效率。

3. Advent Innovations的實時缺陷檢測

位于南卡羅來納州哥倫比亞市的Advent Innovations正在解決太空制造（ISM）中的質(zhì)量控制問題。該項目涉及開發(fā)一種用于3D打印過程中的紅外（IR）熱成像系統(tǒng)，實時檢測缺陷。這項技術(shù)對于驗證在太空中打印的零件（如工具和任務(wù)后勤所需的組件）的完整性至關(guān)重要。通過將移動的非接觸式IR相機(jī)與擠出頭集成，Advent Innovations旨在打印過程中檢測并消除缺陷，確保零件從打印一開始就符合標(biāo)準(zhǔn)。

在軌道、月球或火星上的可持續(xù)和靈活任務(wù)中，ISM至關(guān)重要。自2014年國際空間站（ISS）首次展示3D打印以來，很多零件已經(jīng)在太空中打印，主要使用聚合物。然而，目前的檢查僅限于打印后的目視檢查。Advent Innovations希望通過創(chuàng)建一個在打印過程中檢測缺陷的系統(tǒng)來改變這一現(xiàn)狀。在地球上，紅外熱成像被用于發(fā)現(xiàn)缺陷和驗證材料完整性，這種方法也將用于太空中的3D打印。

4. Branch Technology的月球塔

Branch Technology提出了一個雄心勃勃的項目，希望使用其自由形式3D打印技術(shù)在月球表面建造高聳的桁架結(jié)構(gòu)塔。桁架結(jié)構(gòu)塔由相互連接的三角形單元組成，使用極少的材料創(chuàng)建堅固而穩(wěn)定的框架。這項技術(shù)允許材料在自由空間中沉積和固化，形成輕量而堅固的結(jié)構(gòu)。這些塔可以支持月球上的發(fā)電和通信，展示3D打印在大規(guī)模月球項目中的潛力。

位于田納西州查塔努加的這家公司計劃開發(fā)機(jī)器人工具并優(yōu)化塔的設(shè)計，生產(chǎn)一個1/10比例的示范塔，這可能會引導(dǎo)全尺寸的月球基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)。該技術(shù)也可用于其他月球項目和地面應(yīng)用，如橋梁和建筑施工。

5. Quadrus的火箭發(fā)動機(jī)

優(yōu)化旋轉(zhuǎn)爆震火箭發(fā)動機(jī)（RDRE）的設(shè)計和性能非常復(fù)雜，因為涉及復(fù)雜的物理學(xué)。RDRE是一種先進(jìn)的推進(jìn)系統(tǒng)，利用連續(xù)的爆震產(chǎn)生推力。由NASA開發(fā)的RDRE技術(shù)相對較新，NASA和其他組織一直在積極開發(fā)它，承諾更好的燃料利用和更大的功率，這對于深空任務(wù)至關(guān)重要。

雖然NASA已經(jīng)成功測試了RDRE，但工程公司Quadrus希望通過結(jié)合先進(jìn)的模擬策略和3D打印來提高其性能。其目標(biāo)是創(chuàng)建一個輕量的RDRE，在最大化推力和效率的同時減少硬件質(zhì)量。增材制造將用于制造RDRE組件，確保它們輕量且結(jié)構(gòu)堅固。研究旨在彌合RDRE開發(fā)中的技術(shù)差距，并計劃通過熱火測試驗證該方法，最終推進(jìn)火箭推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。

6. Dynovas的熱防護(hù)系統(tǒng)

位于加利福尼亞的Dynovas公司正在開發(fā)一種稱為大型3D編織預(yù)制復(fù)合材料的先進(jìn)材料，這些材料將用于航天器的外表面，充當(dāng)在進(jìn)入、下降和著陸等關(guān)鍵階段的熱防護(hù)系統(tǒng)（TPS）。這些材料旨在承受航天器進(jìn)入行星大氣層或返回地球時經(jīng)歷的極端高溫和壓力，對于火星、金星和泰坦等行星的任務(wù)，以及亞軌道飛行和再入任務(wù)至關(guān)重要。

傳統(tǒng)方法難以完全致密化這些材料，這意味著它們未能達(dá)到NASA所需的強(qiáng)度和耐久性。Dynovas通過其先進(jìn)壓力樹脂轉(zhuǎn)移模塑（DAP-RTM）系統(tǒng)解決這一挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)改善了樹脂通過材料的流動，更有效地預(yù)處理預(yù)制件，并使用定制的機(jī)械注射技術(shù)確保最終產(chǎn)品致密且可靠。通過其DAP-RTM系統(tǒng)，Dynovas計劃更高效且低成本地生產(chǎn)高質(zhì)量的3D編織復(fù)合材料。

通過SBIR和STTR項目，NASA繼續(xù)為塑造未來太空探索及其他領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新鋪平道路。通過對3D打印技術(shù)的投資，該機(jī)構(gòu)不僅增強(qiáng)了任務(wù)能力，還為商業(yè)應(yīng)用開辟了新途徑，助力增材制造在太空和地球上的全面發(fā)展。

導(dǎo)讀：2024年6月7日，美國國家航空航天局 (NASA) 宣布了2024年小型企業(yè)創(chuàng)新研究/小型企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移 (SBIR/STTR) 計劃第一階段獲獎?wù)呙麊巍９灿?99個研究和技術(shù)提案獲得了第一階段的資助，每個提案包括15萬美元，總投資達(dá)4500萬美元。

3D打印技術(shù)已成為NASA為太空探索打造復(fù)雜、輕量且高效結(jié)構(gòu)的重要工具。值得注意的是，今年的獲獎項目中有6個因其創(chuàng)新性的3D打印應(yīng)用而備受矚目，涵蓋了從制造先進(jìn)的碳化硅（SiC）光學(xué)器件到構(gòu)建月球基礎(chǔ)設(shè)施的各個領(lǐng)域。

1.Additive Innovations的碳化硅光學(xué)器件

位于賓夕法尼亞州匹茲堡的Additive Innovations計劃通過3D打印碳化硅（SiC）來改進(jìn)太空光學(xué)系統(tǒng)。SiC因其重量輕、高剛性和低熱膨脹性，是太空光學(xué)器件的理想材料。然而，傳統(tǒng)的SiC制造工藝既復(fù)雜又昂貴。Additive Innovations計劃通過3D打印簡化這一過程，使其更加經(jīng)濟(jì)高效和精確。

在NASA的資金支持下，該團(tuán)隊將提高制造精密SiC部件的能力，并預(yù)測材料在溫度變化下的表現(xiàn)，同時提升其密度。這項技術(shù)最初將應(yīng)用于小型衛(wèi)星，但未來可能擴(kuò)展到更大規(guī)模的光學(xué)部件，以及汽車零件和熱交換器等其他應(yīng)用領(lǐng)域。

2. Faraday Technology的金屬絕緣材料

位于俄亥俄州的Faraday Technology計劃改進(jìn)用于航天器的放射性同位素電源系統(tǒng)（RPS）的絕緣材料。這些系統(tǒng)通過放射性材料產(chǎn)生的熱量發(fā)電，對于太陽能無法使用的長期任務(wù)至關(guān)重要。RPS單元為科學(xué)儀器、機(jī)載系統(tǒng)和通信設(shè)備提供電力，確保航天器在深空任務(wù)或有限陽光區(qū)域內(nèi)也能正常運(yùn)行。Faraday正在開發(fā)的多層金屬絕緣材料（MLMI）通過最小化熱損失來提高這些電源系統(tǒng)的效率。

Faraday將利用3D打印和電化學(xué)技術(shù)改進(jìn)絕緣材料的制造方式。這種新方法無需手動在絕緣層之間放置小支撐物，使制造過程更快更精確。通過更好地控制絕緣材料的厚度和密度，新方法有望提高絕緣材料的熱效率。

3. Advent Innovations的實時缺陷檢測

位于南卡羅來納州哥倫比亞市的Advent Innovations正在解決太空制造（ISM）中的質(zhì)量控制問題。該項目涉及開發(fā)一種用于3D打印過程中的紅外（IR）熱成像系統(tǒng)，實時檢測缺陷。這項技術(shù)對于驗證在太空中打印的零件（如工具和任務(wù)后勤所需的組件）的完整性至關(guān)重要。通過將移動的非接觸式IR相機(jī)與擠出頭集成，Advent Innovations旨在打印過程中檢測并消除缺陷，確保零件從打印一開始就符合標(biāo)準(zhǔn)。

在軌道、月球或火星上的可持續(xù)和靈活任務(wù)中，ISM至關(guān)重要。自2014年國際空間站（ISS）首次展示3D打印以來，很多零件已經(jīng)在太空中打印，主要使用聚合物。然而，目前的檢查僅限于打印后的目視檢查。Advent Innovations希望通過創(chuàng)建一個在打印過程中檢測缺陷的系統(tǒng)來改變這一現(xiàn)狀。在地球上，紅外熱成像被用于發(fā)現(xiàn)缺陷和驗證材料完整性，這種方法也將用于太空中的3D打印。

4. Branch Technology的月球塔

Branch Technology提出了一個雄心勃勃的項目，希望使用其自由形式3D打印技術(shù)在月球表面建造高聳的桁架結(jié)構(gòu)塔。桁架結(jié)構(gòu)塔由相互連接的三角形單元組成，使用極少的材料創(chuàng)建堅固而穩(wěn)定的框架。這項技術(shù)允許材料在自由空間中沉積和固化，形成輕量而堅固的結(jié)構(gòu)。這些塔可以支持月球上的發(fā)電和通信，展示3D打印在大規(guī)模月球項目中的潛力。

位于田納西州查塔努加的這家公司計劃開發(fā)機(jī)器人工具并優(yōu)化塔的設(shè)計，生產(chǎn)一個1/10比例的示范塔，這可能會引導(dǎo)全尺寸的月球基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)。該技術(shù)也可用于其他月球項目和地面應(yīng)用，如橋梁和建筑施工。

5. Quadrus的火箭發(fā)動機(jī)

優(yōu)化旋轉(zhuǎn)爆震火箭發(fā)動機(jī)（RDRE）的設(shè)計和性能非常復(fù)雜，因為涉及復(fù)雜的物理學(xué)。RDRE是一種先進(jìn)的推進(jìn)系統(tǒng)，利用連續(xù)的爆震產(chǎn)生推力。由NASA開發(fā)的RDRE技術(shù)相對較新，NASA和其他組織一直在積極開發(fā)它，承諾更好的燃料利用和更大的功率，這對于深空任務(wù)至關(guān)重要。

雖然NASA已經(jīng)成功測試了RDRE，但工程公司Quadrus希望通過結(jié)合先進(jìn)的模擬策略和3D打印來提高其性能。其目標(biāo)是創(chuàng)建一個輕量的RDRE，在最大化推力和效率的同時減少硬件質(zhì)量。增材制造將用于制造RDRE組件，確保它們輕量且結(jié)構(gòu)堅固。研究旨在彌合RDRE開發(fā)中的技術(shù)差距，并計劃通過熱火測試驗證該方法，最終推進(jìn)火箭推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。

6. Dynovas的熱防護(hù)系統(tǒng)

位于加利福尼亞的Dynovas公司正在開發(fā)一種稱為大型3D編織預(yù)制復(fù)合材料的先進(jìn)材料，這些材料將用于航天器的外表面，充當(dāng)在進(jìn)入、下降和著陸等關(guān)鍵階段的熱防護(hù)系統(tǒng)（TPS）。這些材料旨在承受航天器進(jìn)入行星大氣層或返回地球時經(jīng)歷的極端高溫和壓力，對于火星、金星和泰坦等行星的任務(wù)，以及亞軌道飛行和再入任務(wù)至關(guān)重要。

傳統(tǒng)方法難以完全致密化這些材料，這意味著它們未能達(dá)到NASA所需的強(qiáng)度和耐久性。Dynovas通過其先進(jìn)壓力樹脂轉(zhuǎn)移模塑（DAP-RTM）系統(tǒng)解決這一挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)改善了樹脂通過材料的流動，更有效地預(yù)處理預(yù)制件，并使用定制的機(jī)械注射技術(shù)確保最終產(chǎn)品致密且可靠。通過其DAP-RTM系統(tǒng)，Dynovas計劃更高效且低成本地生產(chǎn)高質(zhì)量的3D編織復(fù)合材料。

通過SBIR和STTR項目，NASA繼續(xù)為塑造未來太空探索及其他領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新鋪平道路。通過對3D打印技術(shù)的投資，該機(jī)構(gòu)不僅增強(qiáng)了任務(wù)能力，還為商業(yè)應(yīng)用開辟了新途徑，助力增材制造在太空和地球上的全面發(fā)展。