直接悬空打印陶瓷,北工大开发出零重力剪切热固化3D打印技术
导读:在航天探索迈向深空的时代,制造技术的革新成为突破任务极限的关键。航天器对构件的轻量化、复杂构型、极端环境适应性提出了苛刻要求,而传统制造工艺在重力约束下,难以平衡结构复杂度、尺寸精度与发射成本的矛盾。
2025年11月7日,北京工业大学陈继民教授团队研发了一种创新的悬浮3D打印技术,命名为零重力剪切热固化3D打印技术。这项技术凭借无支撑自由成型、高效材料利用、多场景适配性的核心优势,正在航天领域引发从地面制造到在轨生产、从零件加工到深空基建的全方位变革,为人类探索宇宙提供了新的制造途径。

北京工业大学陈继民教授表示:“其关键在于无支撑介质与剪切热固化机制的协同设计:在“悬浮环境”模拟了零重力效应,抵消了对复杂结构的拉伸变形,为太空微重力下的材料沉积提供了稳定约束,如同为打印构件打造了“无形的支架”。而多组份材料在挤出时产生的剪切热,能触发即时固化,无需额外加热设备,既避免了太空环境中高温引发的安全风险,又解决了传统打印层间结合薄弱的问题。这种“介质约束+自发固化”的模式,使构件成型不再受重力方向限制,可以实现制造大尺寸结构,同时保证高精度,打印尺寸可根据机床行程设定,而打印精度仅与喷嘴直径有关,做到大尺寸与高精度的完美统一。”

航天制造的核心痛点始终围绕“重力限制”与“极端需求”展开——地面制造中,复杂构件需依赖繁琐支撑结构,导致材料浪费与尺寸精度损失;太空环境下,微重力状态使传统打印材料流动失控,无法稳定成型。而零重力剪切热固化3D打印通过创新的技术逻辑,将从根源上解决了这一难题。
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