中国科学院力学研究所团队近日宣布，其自主研发的微重力金属增材制造实验载荷，通过中科宇航力鸿一号飞行器成功完成太空金属3D打印实验并顺利回收。这一突破标志着我国太空金属制造技术正式进入工程验证阶段，为未来太空工业化应用奠定了重要基础。
在太空环境中实现金属构件的3D打印面临诸多技术挑战。微重力条件下，金属熔池的形态控制与液滴沉积精度要求极高，稍有偏差便会导致材料飞溅。研究团队为此开发了高精度自适应闭环控制系统，通过实时监测熔池温度、液滴轨迹等参数，动态调整激光功率与扫描路径，确保打印过程的稳定性。实验过程中，所有操作均由设备自主完成，无需人工干预。
载荷设计的紧凑性与可靠性是另一大难点。实验装置需在有限空间内集成激光打印、闭环控制、能源供应等核心系统，总重量控制在50公斤以内，体积不足115升。团队采用模块化设计理念，优化部件布局，并通过多轮地面振动测试验证其抗冲击性能。针对太空极端温度与辐射环境，研究人员为关键元件定制了防护涂层，确保设备在发射、在轨运行及返回全周期内的稳定性。
此次实验采用“发射-打印-返回”的短周期模式，飞行器进入预定轨道后立即启动打印任务，完成后快速返回地面。这种方案大幅缩短了实验周期，降低了成本，为后续常态化太空制造提供了可行路径。实验中打印的金属构件经初步检测，其力学性能与地面同类型产品相当，验证了技术可行性。
太空金属3D打印技术的突破具有多重战略意义。在航天领域，该技术可支持太空站建设、卫星维修等任务，实现关键部件的原位制造，减少对地面补给的依赖。例如，未来深空探测器若发生故障，可通过就地打印替换零件延长任务寿命。相关技术可辐射至太空旅游、资源开发等领域，推动商业航天产业发展。
地面应用方面，太空极端环境下的材料成形研究为高端制造提供了新思路。例如，微重力条件下金属晶粒生长规律与地面不同，相关成果可反哺航空发动机叶片、半导体基板等高精度部件的制造工艺优化。目前，团队正对回收样品进行深度分析，计划通过迭代升级设备性能，逐步实现复杂结构件的高质量打印。
据参与项目的科研人员介绍，此次实验的成功得益于多学科交叉协作。力学、材料、控制、航天工程等领域的专家共同攻克了熔池动力学建模、多物理场耦合控制等关键问题。实验过程中，团队通过落塔模拟微重力环境，完成了数百次工艺参数优化试验，为在轨打印积累了宝贵数据。
