08.04.2026
弗羅茨瓦夫科技大學(Wrocław University of Science and Technology)的一個團隊參與了一個國際聯盟,正在開發適用於微重力環境的3D金屬列印技術,目標是在軌道上直接製造備用零件。
據校方新聞辦公室的 Michał Ciepielski 報導,弗羅茨瓦夫工程師的工作隸屬於「無重力環境中的雷射金屬線材沉積(Laser metal wire deposition in the absence of gravity,Lamda-g)」專案,該計畫在歐洲太空總署(ESA)競賽框架下進行。
該校金屬成形、焊接與計量系主任 Paweł Widomski 博士表示,該專案正在將現有的3D金屬列印技術(雷射金屬線材沉積)改造,以適用於失重條件。
他指出:「多年來,金屬3D列印主要依賴粉末技術,雖然精度高,但存在明顯限制。金屬粉末成本高,且需要嚴密密封的腔室,這大幅限制了可製造零件的尺寸。」他補充,在失重環境中使用金屬粉末還會帶來額外技術挑戰。
使用實心金屬線材取代粉末可提高效率,在相同時間內可實現數倍的材料沉積量。弗羅茨瓦夫團隊使用雷射技術與同軸噴頭,並結合多個低功率雷射,以確保在逐層建構時的穩定性,特別是在無重力環境下。
Widomski 解釋:「在無重力狀態下,沉積過程會改變,如果黏度不足,熔滴可能會‘逸出’。材料的冷卻與結晶過程也會不同,可能導致金屬結構產生應力、裂縫或缺陷。因此,我們必須預測液態金屬的行為,以避免能量過低無法熔化線材,或能量過高導致材料外溢與變形。」
列印設備的小型化也是一大挑戰。他說:「在國際太空站(ISS)等太空站中,電力非常有限,因此整個設備的功率必須控制在約1千瓦,相當於一個小型電熱水壺的耗電量。雷射熔融系統、冷卻系統、控制電腦與定位機構都必須在此限制內運行。」
該3D列印機預計用於在軌道上製造備件,以提升太空站的運行與維護能力。
Lamda-g聯盟包括英國曼徹斯特大學(項目主導)、英國克蘭菲爾德大學、愛爾蘭都柏林大學、德國科隆太空材料物理研究所,以及弗羅茨瓦夫科技大學。弗羅茨瓦夫科學家負責列印系統開發、微觀結構與材料性能分析,以及確保太空環境中品質與安全的參數選擇。
該設備將在搭載於Maxus次軌道火箭的拋物線飛行中進行測試,用於微重力研究。Lamda-g專案預計於2029年完成。(PAP)