增材制造，或3D打印，具有積極的影響人類太空飛行作業的潛力，例如，能夠在軌制造備件和工具，減少現有的物流需求。但是美國國家研究委員會（NRC）發布的一份新報告中指出，現在就得出3D打印技術能夠顯著提升太空作業能力的結論還為時過早。該技術具體的效益和潛在的應用范圍仍未確定。

　　NRC主席Robert Latiff表示，“大眾媒體關于這項技術提出的許多要求都被夸大了。對于在太空中的應用，該技術或許能夠提供新的功能，但它僅將作為工具箱中的一種工具，而不是一個能夠應對惡劣的太空作業環境和制造難題的神奇的解決方案。但現在NASA和空軍以國際空間站的形式提供了巨大的資源，這項技術在太空中實現成熟應用還需要與人的交互，以及空間站已提供的基礎設施和合適的技術人員。”

　　該報告認為，雖然增材制造技術在地面上的應用已經相當成熟，但是其在太空中的應用目前仍是行不通的，除了非常有限的用于實驗目的的嘗試。

　　該委員會表示，實際的生產成本不應該成為評估太空增材制造技術優劣的唯一標準，而應著重考慮沒有這項技術無法獲得的結構和功能的價值。例如，增材制造或許能夠在太空制造一些通過火箭發射超大型或易碎的結構。

　　該委員會還表示，太空增材制造技術的研發應采取軍民合作的方式。美國空軍應該制定包含短期和長期目標的路線圖，評估增材制造技術在太空中的應用的潛在優勢。此外，美國空軍和NASA還應該考慮增加對兩類人才的教育和培訓方面的投資，一類是在增材制造技術方面具有專長的材料學專家，一類是對3D打印系統應用與研發深入了解的航天器設計人員與工程人員。

　　最后，空軍應該盡一切努力與美國航天局合作推動太空增材制造技術的發展，包括國際空間站的相關研究，共擔研究成本，共享數據等。

　　一、美國3D打印技術在太空領域的相關進展：

　　1、美國將首次為宇宙飛船裝3D打印機

　　一款由美國“太空制造”公司設計的3D打印機已于近日通過美國國家航空航天局(NASA)檢查，有望于今年8月首次登上太空。

　　報道稱，NASA對該款3D打印機進行了充分審核，以確保其與宇宙飛船程序相兼容，并符合船艙內安全和運行要求。NASA工作人員稱，“太空制造”公司設計的這款3D打印機已通過審核，并有望在今年8月發射的宇宙飛船中首次使用；而該公司則已掌握了設計、制造和實驗太空設備的最新技術。

　　據悉，3D打印機的使用可以提高太空探索效率、降低成本。如果該次實驗成功，美國有望在國際空間站(ISS)安裝一款永久3D打印機。“太空制造”公司首席執行官亞倫.科梅爾(Aaron Kemmer)表示，這為人類拍攝、打印ISS上的所需物件提供了可能。

　　2、美開展多項太空3D打印技術研究

　　為了真正意義上“開發能夠自我維持，在軌道上形成閉環制造流程，減少發射攜帶的物品，并增加滿足需求的能力”，美國國家宇航局（NASA）決定授予兩份新的3D打印項目合同，每年國家宇航局為小企業創新研究計劃和小企業技術轉移計劃撥款約1.3億美元，今年，他們在小企業創新研究（SBIR）和小企業技術轉移（STTR）計劃中撥出了12.5萬美元，授予太空制造（Made in Space）公司開展能夠在軌道上回收ABS塑料的系統（R3DO）項目研究，由其開發在太空中回收3D打印塑料耗材重新利用的設備。該項目研究周期為6個月。

　　太空制造公司將采用這筆資金開發一種能夠在軌道上回收ABS塑料的系統。該系統將能夠把6厘米×12厘米×6厘米的塑料零件轉換成標準的1.75毫米的3D打印線材、顆粒，或者別的可以很容易送入擠出機的材料形式。為實現該目標，太空制造公司必須解決材料的膨脹問題，如何防止材料碎片化，以及如何在無重力狀態下形成線材卷軸的問題。

　　如果能夠在軌道上回收ABS塑料的系統開發成功，將使國家宇航局能夠在零重力環境下形成制造的閉環流程，從而減輕發射重量，因而節省巨額的燃料成本。每次航天飛機的平均發射成本約為4.5億美元，其中相當大的一部分就是火箭的燃料成本。

　　此外，國家宇航局與太空制造公司的另一個合作項目，是在3D打印的塑料聚合物零部件里摻入熔融的金屬，形成一個混合的金屬/塑料零部件，從而能夠3D打印100%致密、具有超高強度且表面粗糙度很低的零部件。太空制造公司將與佛羅里達州的奧蘭多大學在這個項目上進行合作。

　　3、SpaceX推首個私營載人飛船：3D打印推進器

　　美國SpaceX公司今日發布第二代龍飛船(Dragon V2)，這是首個由私營公司推出的載人飛船，一次最多可運送7名宇航員前往國際空間站，根據NASA和SpaceX的規劃，龍2有望在2017年正式飛往太空。

　　據SpaceX合作創始人伊隆·馬斯克介紹，它可以返回地球并能“像直升飛機一樣精確地降落在任何地面，并且它可以快速地重復使用。你只需要重新注入推進劑，然后就可以再來一次……想象下如果每次任務結束之后，航天飛船都被丟棄的話，沒人可以承擔這樣的飛行成本。”

　　在此之前，SpaceX已經展示了第一代龍飛船(Dragon V1)，其體積更小，而且不能載人，主要用于測試，并進行了為數不多的幾次運送貨物前往國際空間站的任務。第二代龍飛船在熱屏蔽上有所改進，在宇航員返程穿過大氣層時能更好地提供保護。

　　龍2載人飛船的SuperDraco推進器由3D打印而成，這是首款投入使用的3D打印飛船引擎。 伊隆說，當設計第一代龍飛船時，他們還沒有太多的想法。第二代龍飛船將能夠運載七個人，并能像直升飛機一樣，依靠推進器精準地降落在任何地面。

　　與不載人的第一代Dragon類似，Dragon V2也將使用Falcon 9火箭來發射，并通過太陽能面板獲得能源。Dragon V2配備了降落傘，能從水面著陸。乘員艙中集成了發射中止引擎，即SuperDraco推進器，在發射出現緊急情況時作為逃生系統來使用。

　　Dragon V2還集成了前部安裝的?？肯到y，從而可以對接國際空間站。運貨空間位于飛船尾部。這是一個非承壓的區域，能容納最多490立方英尺(14立方米)的貨物。

　　二、3D打印帶給航天事業七大改變

　　1.零件制造

　　歐洲宇航局材料工程師貝諾伊特？邦瓦森對3D打印的格狀鈦球贊賞不已，認為它是添加制造（AM）的典范。他說：“這些球內部中空，外部復雜并且對稱，重量輕到不可思議還非常堅固。傳統方法根本做不來。”類似結構能給衛星提供超輕材質，潛力無限。

　　歐洲宇航局用3D打印技術制造了天線支架，重量減輕了46%。一般需要分成兩半制造的射頻濾波器也不在話下，不僅重量輕了一半，工時也縮短了幾個星期。3D打印出來的發動機燃燒室和噴嘴還能承受2500攝氏度的高溫。

　　2.電腦圖案實體化

　　和傳統切割方法不同，3D打印采用“疊加”法進行生產。電腦設計好的零件被水平“分離”成很多層，再從下往上依次打印，逐步堆疊而成。只要適用于打印，無論塑料還是金屬，任何零件都可以3D打印創造出來。

　　3.設計創新

　　歐洲宇航局材料工程師勞倫特說：“按照傳統設計規則，我們必須給切割工具留一個切口，方便去除多余材料，制作產品。不過有了添加式制造法，我們就只用考慮設計，不必再受到生產過程的限制。3D打印還將減少設計工序，節約物料和能源，更加環保。我們也會相應的改變自己的思維方式。”

　　4.節約空間

　　如果應用得當，3D打印技術還能節省空間。勞倫特說：“航天是個空間狹窄的領域，我們需要小一些的零件——但質量要好。”受到成本限制，有的技術雖然理論成立，但現實中并不可行。3D打印有希望降低成本，取而代之。

　　5.模型制造

　　3D打印技術已經成為歐洲宇航局一線工程師們的“常規武器”，并且用途廣泛。3D技術能夠輕易將電腦里設計好的航天器草案依照比例縮小，做成模型。另外，3D打印出來的金屬元件已經在科研設備中派上用場。