在太空中如何进行3D打印？

本文指出，国际空间站的外层空间已完成3D打印。

我很好奇这与地球上的3D打印有何不同。是否需要采取其他措施以确保将长丝正确地挤出到打印床上或在其他步骤中进行？

很有可能，ISS上使用的3D打印机没有包含一些基本差异，因此无法在零重力下进行打印。

3Dprint.com上的一些人提出了一个非常类似的问题，并认为将3D打印机翻转过来时是这样的：

根本没有太大的区别。观察方向对质量的影响很小，这很有趣。

早期的3D打印机型号之一-Bukito打印机-证明了它们的打印机非常便携，甚至可以在移动中进行打印，并且颠倒过来。

换句话说，一些家用3D打印机已经可以颠倒打印，因此它们也可能在零重力下打印！

（无论如何，这都是短篇小说。看看Ryan的帖子，他很好地描述了太空印刷中更复杂的部分！）

要回答您的问题，您必须考虑融化的灯丝如何粘附在打印台和其他层上，以及重力是否对其粘附有影响。答案是，重力对灯丝的粘着力没有任何实际影响。取而代之的是，塑料粘合到打印台表面，然后随后的层与上一层融合。重力也不会影响长丝的进给方式或皮带和齿轮的移动方式。如果某些长丝卷筒支架不能将其向下夹紧，则可能无法使用，并且打印机也需要被向下夹紧。但是，也许令人惊讶的是，要使打印机在太空中正常工作，实际上并不需要做其他任何事情。

特定于空间的第一个大问题实际上是空气质量。您不能只是打开一扇窗，从国际空间站吹散熔融的ABS气味！

FFF打印机排出烟雾和纳米颗粒。在一个空间站中，相同的空气一遍又一遍地循环利用，空气净化系统具有针对其进行优化的特定污染物集，以及无法调整的空气流通量和化学去除率的设计能力只是因为今天有人在打印太空棘轮。对于任何进入太空的实验，保护机舱空气质量都是一个巨大的设计因素。

迄今为止，在国际空间站上进行的“太空制造”印刷实验是在其中一个真空实验箱中进行的，因此，如果需要，任何未过滤的烟雾（或火炬）都可以直接排放到太空中。从长远来看，这是行不通的-其他实验可能需要真空室，或者“生产”打印机可能太大而无法容纳。因此，打印机需要有自己的内部空气净化系统。

另一个主要的设计约束是发射寿命。火箭有效载荷必须设计成承受极大的g力，而不会造成1）损坏或2）质量的重大内部偏移，这会影响有效载荷的重心。

有效负载的总重量在这里也很重要：将质量提升到近地轨道非常昂贵。

令人惊讶的是，微重力环境本身没什么大不了的。熔融塑料具有很高的粘性，只要粘附在某物上，它就会停留在足够长的时间以使其固化。但是确实有两个影响。

• 首先，不固定的灯丝线轴将尝试使其自身退绕。重力不会提供我们通常用来防止线轴嵌套的接触摩擦。（考虑一下：紧密缠绕的线轴实际上是一个巨大的螺旋弹簧。）
• 其次，热流在微重力上是不同的-您不能依靠被动对流来冷却印刷品或电机。必须为任何需要冷却的物体提供足够的强制气流和散热装置。并且包括外壳本身，因为如上所述，必须将打印室密封起来以控制空气质量。

最后，可靠性至关重要。亚马逊尚未交付给国际空间站。即使是单个带螺丝的螺钉也可能使打印机停止使用数月之久，直到可以将替换零件装入即将推出的耗材中。由于短路会导致打印机着火，这将是灾难性的。

因此，实际上，这就是使打印机足够坚固以使其安装，安全操作且永不中断。相比之下，打印上下颠倒是微不足道的。