在美國亞(ya) 利桑那州的大沙漠中,漫遊著一輛奇怪的白色車,它奔跑在複雜多變的沙漠地形中,經受狂風肆虐,日頭暴曬,氣溫不斷從(cong) 一個(ge) 極端走向另一個(ge) 極端,在各種苛刻條件下縱橫馳騁。這輛奇怪的車其實是屬於(yu) 美國航空航天局(NASA)的一輛月球車,宇航員和工程師則是在測試在殘酷火星環境下,如何駕駛著月球車駛過岩石沙粒,上坡下坡。
這個(ge) 項目被稱為(wei) 沙漠之鼠(Desert RATS)。而正被測試的月球車,大約有一輛悍馬車的大小, 跟普通車輛不同的是,它的駕駛室同時還是一個(ge) 加壓艙,以支持人類在太空環境駕駛。 這輛月球車很可能最終會(hui) 成為(wei) 一輛火星車,成為(wei) 人類探索火星的工具。在不遠的將來,這種車輛可能會(hui) 被用來幫助人類研究近地小行星。
這輛月球車是美國國家航空航天局專(zhuan) 門為(wei) 拓展人類活動空間而製作的,可乘坐兩(liang) 名宇航員,可行走多天,為(wei) 他們(men) 研究外星表麵提供便利。12個(ge) 堅固耐用的車輪,安裝在六軸上,確保能行駛在不規則,不確定的地形。駕駛艙可向前伸出,可以傾(qing) 斜,能通過觀察室觀察地表。

3D打印在月球車上的應用
要設計這樣強悍和特殊的車輛,NASA的工程師必須投入最高的智慧和最先進的技術。比方說,月球車約有70個(ge) 零件是通過直接數字化生產(chan) :直接從(cong) 電腦設計出零件,然後在Stratasys公司生產(chan) 級別的3D打印機裏製作出來的。這個(ge) 過程名叫熔融堆積成型(FDM)技術或增材製造,俗稱三維打印或3D打印,能製作堅固耐用,足以適應火星地形的複雜形狀的零件。
當你需要建立很少量,但需高度定製化的車輛,並對他們(men) 做超乎尋常的嚴(yan) 格測試時,采用傳(chuan) 統的零件存儲(chu) ,加工和製造的方法是遠遠不夠的。NASA的月球車上三維打印的零件包括阻燃口及其外殼,攝像頭支架,大莢門,還有一個(ge) 很大的“奇形怪狀”的零件(其功能相當於(yu) 前保險杠),還有很多別的自定義(yi) 緊固裝置。 熔融堆積成型(FDM)技術(三維打印)為(wei) 靈活設計和快速周轉提供了技術保障,能快速方便地為(wei) 複雜的電子組件構建定製的外殼,例如,有一個(ge) 異常扭曲的耳形外殼(如圖),用傳(chuan) 統的機器製造是幾乎不可能的, 或者至少是非常昂貴的,而運用三維打印就方便多了。

NASA使用3D打印的主要材料有ABS,PCABS和聚碳酸酯材料。Stratasys的 FDM技術能生產(chan) 工業(ye) 級別的熱塑性塑料部件的技術,其成品重量輕,但足夠耐用,可當功能件來使用。
隻許成功,不許失敗
NASA測試工程師克裏斯·查普曼說:“你總是希望它盡可能的輕,但又希望它足夠強大,還必須考慮安全因素,不能讓人受到傷(shang) 害。”對於(yu) 人類的太空旅行,美國NASA有個(ge) 座右銘:隻許成功,不許失敗。月球車的太空之旅從(cong) 地球發射開始就要承受高強度的壓力。 “你需要達到幾千英裏每小時的速度,才能脫離地球的大氣層。所以,你必須要處理好所有這些振動,不能進入太空後發現車輛被損害了”,查普曼說。
NASA的工程師還利用三維打印來做原型測試工作,用3D打印的模型來測試形狀,裝配和功能,最終這些模型將換用其他材料其他方法製作。這確保了送去用傳(chuan) 統方法製造的零件都是最佳的設計方案,解決(jue) 了昂貴的開模問題。“每個(ge) 人都想省錢,我們(men) 也有預算,跟其他人沒什麽(me) 不同”查普曼說。
美國NASA還發布過用月球表麵岩石做3D打印原料和建立月球基地計劃;歐空局ESA也同樣有建立月球基地計劃 。看來,人類的外太空圈地夢想已經不再隻是科幻而已。
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