２０２１ꎬＶｏｌ.３５ꎬＮｏ.３　 ｗｗｗ.ｍａｔｅｒ￣ｒｅｐ.ｃｏｍ

ｎｉｎｇｙｕ＠ｃｉｇｉｔ.ａｃ.ｃｎ ＤＯＩ:１０.１１８９６ / ｃｌｄｂ.２００９０３６３

　 基金项目:国家重点研发计划 ( ２０１６ＹＦＢ１１００８００)ꎻ国家自然科学基金委面上项目 ( ５１６７３１９８)ꎻ 中国科学院西部青年学者人才资助项目(Ｙ６２Ａ４００Ｖ１０)　 Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｗａｓ ｆｉｎａｎｃｉａｌｌｙ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｒ ＆ Ｄ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ (２０１６ＹＦＢ１１００８００)ꎬ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ(５１６７３１９８)ꎬ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ(ＣＡＳ) “Ｌｉｇｈｔ ｏｆ Ｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ” Ｐｒｏｇｒａｍ(Ｙ６２Ａ４００Ｖ１０).

空间大型桁架在轨增材制造技术的研究现状与展望

杨　 杰１ꎬ２ꎬ３ꎬ黎　 静３ꎬ吴文杰１ꎬ２ꎬ３ꎬ于　 宁３ꎬ

１　 重庆大学ꎬ重庆 ４０００４４２　 中国科学院大学重庆学院ꎬ重庆 ４００７１４３　 中国科学院重庆绿色智能技术研究院ꎬ重庆 ４００７１４

空间桁架作为航天器结构的理想支撑平台ꎬ在深空探测、高分辨率对地观测等空间任务中得到了广泛应用ꎮ 大型化、轻量化是航天器及其空

间附属机构的发展趋势ꎬ但受地空运载能力与运载成本的约束ꎬ现有常规就地制造技术已无法满足大尺寸、高性能、复杂结构件的太空应用需求ꎮ在轨增材制造(在轨 ３Ｄ 打印)技术可突破常规就地制造瓶颈ꎬ解决空间制备难题ꎬ实现低成本在轨建设ꎮ

在轨增材制造是一种在微 /零重力作用、高交变温差、强辐射等极端环境条件下的新型制造技术ꎬ由于发展时间较短ꎬ技术成熟度较低ꎬ诸多

基础科学问题与关键技术问题尚待解决ꎮ 空间大型桁架的在轨增材制造不同于传统地面增材制造ꎬ是地面增材制造技术的拓展与延伸ꎮ 目前ꎬ在基础研究方面ꎬ国内外已开展了空间微重力环境下的熔融沉积成形增材制造试验ꎬ验证了微重力环境下熔融沉积增材制造的可行性ꎮ 在成形

装备方面ꎬ中、美、欧等国家或联盟均研制了适用于空间站舱内的熔融沉积增材制造样机ꎬ而针对空间大型桁架在轨增材制造的舱外装备ꎬ尚处于

概念设计向工程样机转化的阶段ꎮ 在成形工艺方面ꎬ受限于装备进展ꎬ在轨熔融沉积成形工艺性能研究较少ꎻ在模拟微重力环境中增材制造方面ꎬ针对大尺寸、长轴径比聚合物及其复合材料熔融沉积成形制件的力学性能各向异性ꎬ已通过材料改性、层间粘结热调控等方法得到不同程度的改进ꎮ

本文系统总结了空间大型桁架在轨增材制造技术的发展现状与研究进展ꎮ 针对在轨熔融沉积成形增材制造ꎬ归纳综述了空间微重力影响、在轨成形装备、成形工艺等关键瓶颈技术的研究现状ꎬ探讨了空间大型桁架在轨增材制造面临的挑战与发展趋势ꎬ为空间大型结构的在轨构建提

供了理论基础与技术参考ꎮ

关键词　 　 空间大型桁架　 在轨增材制造　 熔融沉积成形　 空间极端环境　 装备　 工艺性能

中图分类号:Ｖ５２４　 　 文献标识码:Ａ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ Ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ Ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒ Ｌａｒｇｅ Ｓｐａｃｅ ＴｒｕｓｓＹＡＮＧ Ｊｉｅ１ꎬ２ꎬ３ꎬ ＬＩ Ｊｉｎｇ３ꎬ ＷＵ Ｗｅｎｊｉｅ１ꎬ２ꎬ３ꎬ ＹＵ Ｎｉｎｇ３ꎬ

１　 Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４ꎬ Ｃｈｉｎａ２　 Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｓｃｈｏｏｌꎬ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４００７１４ꎬ Ｃｈｉｎａ３　 Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｒｅｅｎ ａｎｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４００７１４ꎬ Ｃｈｉｎａ

Ｓｐａｃｅ ｔｒｕｓｓ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｄｅｅｐ ｓｐａｃｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎꎬ ｈｉｇｈ￣ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｅａｒｔｈ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｐａｃｅ ｍｉｓｓｉｏｎｓ. Ｎｏｗａｄａｙｓꎬ ｓｐａｃｅｃｒａｆｔ ａｎｄｉｔｓ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｉｎｔｏ ｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅ ａｎｄ ｌｉｇｈｔ￣ｗｅｉｇｈｔ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ ｏｆ ｓｐａｃｅ￣ｅａｒｔｈ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｓｔꎬ

ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｏｎ￣ｓｉｔｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅꎬ ｈｉｇｈ￣ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄｃｏｍｐｌｅｘ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ. Ｔｈｅ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ (ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ３Ｄ ｐｒｉｎｔｉｎｇ) ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｕｌｄ ｂｒｅａｋ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｏｆ ｏｎ￣ｇｒｏｕｎｄ ｍａｎｕ￣ｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓꎬ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｌｏｗ￣ｃｏｓｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ.　 Ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｉｎ ｅｘｔｒｅｍｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｓｕｃｈ ａｓ ｍｉｃｒｏ / ｚｅｒｏ ｇｒａｖｉｔｙꎬ ｈｉｇｈ ａｌｔｅｒｎａ￣ｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｇ ｒａｄｉａｔｉｏｎ. Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｍａｔｕｒｉｔｙꎬ ｍａｎｙ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｔｉｌｌ ｎｅｅｄ ｔｏ ｂｅ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ａｎｄ ｓｏｌｖｅｄ. Ｔｈｅ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｐａｃｅ ｔｒｕｓｓ ｉｓ ａｎ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕ￣ｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ. Ｕｐ ｔｏ ｎｏｗꎬ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｂａｓｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈꎬ ｔｈｅ ｆｕｓｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇ (ＦＤＭ) ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｚｅｒｏ￣ｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｈａｖｅ ｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ. Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｑｕｉｐ￣ｍｅｎｔꎬ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｏｆ ＦＤＭ ａｂｏａｒｄ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｓｔａｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｃｈｉｎａꎬ ＵＳＡ ａｎｄ Ｅｕｒｏｐｅ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｎｏ￣ｒｂｉｔ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｐａｃｅ ｔｒｕｓｓ ｏｕｔｂｏａｒｄ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ. Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｒｅｓｅａｒｃｈꎬｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｆｅｗ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ｆｕｓｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ. Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ａｄ￣ｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ ｔｈｅ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ￣ｓｉｚｅꎬ ｌｏｎｇ￣ａｘｉａｌ￣ｄｉａｍｅｔｅｒ ｒａｔｉｏ ｐｏｌｙ￣ｍｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｂｙ ｍｅｌｔ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｍａｔｅｒｉａｌ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｅａｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｂｏｎｄｉｎｇ.　 Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｓｐａｃｅ ｔｒｕｓｓ. Ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔＦＤＭ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ ｉｔ ｖｉｅｗｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｓｕｃｈ ａｓ ｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓꎬ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ.Ｔｈｅ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｐａｃｅ ｔｒｕｓｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ. Ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｃｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ.Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ 　 　 ｌａｒｇｅ ｓｐａｃｅ ｔｒｕｓｓꎬ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎬ ｆｕｓｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇꎬ ｅｘｔｒｅｍｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ ｓｐａｃｅꎬ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔꎬｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ

０　 引言

空间是维护国家安全和利益的制高点ꎬ进入空间进而利

用空间是世界航天大国不懈追求的目标[１] ꎮ ２０２０ 年 ５ 月ꎬ我

国长征五号 Ｂ 运载火箭成功首飞ꎬ拉开了天宫空间站的建造

序幕ꎬ预计 ２０２２ 年左右ꎬ我国将成为世界上第三个建造和营

运空间站的国家ꎮ 从载人航天、嫦娥探月到空间站建造ꎬ我国的航天技术已进入高速发展阶段ꎮ 与此同时ꎬ航天器及其

９５１３０

空间附属机构的发展趋势为大型化、轻量化ꎬ但受地空运载

能力及成本约束ꎬ现有常规就地制造技术已无法满足大尺

寸、高性能、复杂结构件的应用需求ꎮ 在轨增材制造(在轨

３Ｄ 打印)技术可突破常规就地制造瓶颈ꎬ解决空间制备难

题ꎬ实现低成本在轨建设ꎮ空间桁架作为航天器结构的重要组成ꎬ由一定数量的一

维杆件在三维空间按照特定方向连接构建而成ꎬ目前ꎬ已广

泛应用于深空探测基地建设、空间站功能扩展、高分辨率对

地观测等空间任务中ꎬ尤其适用于大型或特大型航天器的构

建[２￣５] ꎮ 基于现有技术的空间桁架结构航天器ꎬ在轨运行规

模区间通常在 １０~１００ ｍ 量级ꎮ 未来太空探索中ꎬ大型化、轻质化、高性能、低成本的空间桁架需求广泛ꎻ以空间桁架为支

撑平台的巨型设施ꎬ如超大面积天线、大规模空间太阳能电

站系统、在轨服务平台等ꎬ其建成后的几何尺寸将达 ０.１ ~１０ ｋｍ 量级ꎬ且质量超万吨规模ꎮ 但受火箭运载体积质量有

限、发射过程力学条件严苛及运载成本高昂的限制ꎬ难以按

照现有“地面制备ꎬ火箭运输ꎬ空间应用”的运营模式实施ꎬ因此ꎬ亟需探索新的构建方式ꎬ以满足空间大型桁架结构的应

用需求ꎮ 采用在轨增材制造技术成形桁架单元ꎬ辅助在轨装

配技术ꎬ是解决空间大型桁架在轨构建瓶颈问题的有效途径

之一[６￣８] ꎮ本文通过对比空间大型桁架的可展结构、在轨单元组

装、在轨模块组装等构建技术ꎬ总结分析在轨增材制造技术

的优势与不足ꎻ同时ꎬ根据在轨增材制造技术的分类与特点ꎬ阐述适用于空间大型桁架的在轨熔融沉积成形增材制造技

术ꎮ 针对空间大型桁架在轨熔融沉积技术的瓶颈ꎬ归纳综述

了空间极端环境影响、在轨成形装备、成形工艺性能等关键

技术的研究现状ꎮ 本文重点讨论了空间大型桁架在轨熔融

沉积技术面临的挑战与发展趋势ꎬ以期为我国大型结构在轨

构建技术领域的未来发展提供参考ꎮ

１　 空间大型桁架的在轨增材制造技术

增材制造技术是采用逐层累加材料的方法制造实体零

件的技术ꎻ相对于传统的减材制造(切削加工)技术ꎬ是一种

“自下而上”的制造方法[９] ꎮ 在轨增材制造不同于传统地面

增材制造ꎬ工作环境涉及空间站舱内、舱外、行星表面等ꎬ是地面增材制造技术的延伸与发展ꎮ

空间大型桁架的在轨增材制造技术利用增材制造装备

制造空间大型桁架单元ꎬ同时依托在轨精密装配系统ꎬ实现

并行高效的在轨成形ꎮ 其“在轨单元制造、在轨并行装配”一体化构建模式ꎬ摆脱了运载工具约束ꎬ为空间超大尺寸结构

件的在轨构建提供了可能的解决方案ꎮ ２０１２ 年ꎬ美国国家航

天局(Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｐａｃｅ ＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎꎬＮＡＳＡ)提出千米级空间大型桁架结构的在轨制造概念[６](图 １)ꎮ

１.１　 空间大型桁架在轨制造技术对比

随着成形规模不断扩大ꎬ空间大型桁架构建技术从“可展结构”到“在轨单元 /模块组装”ꎬ进行多次技术迭代ꎬ逐渐

形成新一代在轨增材制造技术ꎮ “可展结构”通常指在地面

制造并装配桁架整体ꎬ折叠发射ꎬ入轨后依靠自身机构在轨

图 １　 千米级空间大型桁架结构的在轨制造概念[６]

Ｆｉｇ.１ 　 Ｔｈｅ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｋｉｌｏｍｅｔｒｉｃ ｌａｒｇｅ ｓｐａｃｅ ｔｒｕｓｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ[６]

自动展开ꎬ是目前应用最广的空间桁架构建方式ꎮ “在轨单

元 /模块组装”是指地面制造空间大型桁架单元或模块ꎬ发射

上行ꎬ入轨后将单元或模块拼接为整体ꎬ其中ꎬ拼接方式既可

为航天员舱外人工装配ꎬ也可远程自动组装ꎮ相较“可展结构”与“在轨单元 /模块组装”(表 １)ꎬ“在轨

增材制造”提出了颠覆性的空间大型桁架在轨制造方式ꎬ其优势在于:

(１)突破运载能力约束ꎮ 美国在轨现役最大可展结构尺

寸为 １５０ ｍ[１９] ꎬ几乎已达到“可展结构”的尺寸上限ꎮ 基于现

有单次运载能力ꎬ超千米级空间大型桁架需要成百上千次的

运输ꎬ高昂成本决定其难以长期实施ꎻ依托现有 “在轨单元

组装”与“在轨模块组装”技术ꎬ构建规模也较难跨越千米量

级ꎮ 而“在轨增材制造”可突破运载火箭整流罩包络尺寸约

束ꎬ通过上行有限体积的增材制造装备与材料ꎬ实现传统模

式下无法完成的超大规模空间桁架的在轨建设ꎮ(２)避免高冗余设计ꎮ 经运载火箭发射上行的载荷ꎬ需

耐受 １０~ ３０ ｍｉｎ 的发射段强过载ꎬ例如准静态载荷ꎬ航天器

表 １　 空间大型桁架在轨构建技术对比[１０￣１８]

Ｔａｂｌｅ １ 　 Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ ｌａｒｇｅ ｓｐａｃｅｔｒｕｓｓ[１０￣１８]

构建技术构建

规格 / ｍ上行质量

上行体积

展开 / 组装的复杂度

构建模式

可展结构 １０~１００ 大 大 高地面制造装配折叠ꎬ在轨展开

在轨单元组装

１０~１００ 中等 小 较高地面单元制造ꎬ

在轨装配

在轨模块组装

１０~１００ 中等 中等 中等地面模块制造ꎬ

在轨装配

在轨增材制造

１００~１０ ０００ 极小 极小 中等在轨单元制造ꎬ在轨一体化装配

０６１３０

材料导报ꎬ２０２１ꎬ３５(３):０３１５９￣０３１６７

实验条件规定准静态载荷过载 ６ ｇꎬ考虑 １.５ 倍的安全余量后

最终静态过载高达 ９ ｇ[１９] ꎮ 为抵御发射段的影响ꎬ在“可展结

构”折叠后的运载上行过程中ꎬ桁架整体存在高冗余设计问

题ꎻ此外ꎬ“在轨单元 /模块组装”的单元零件或模块化系统也

需要经历运载火箭发射段的苛刻力学环境ꎮ 而在轨增材制

造可避免桁架单元、系统或整体的高冗余设计ꎬ仅需匹配微

重力环境运行所需的强度与刚度ꎬ可大幅降低空间桁架结构

密度ꎬ显著减少原材料上行数量ꎬ降低运载成本ꎮ(３)实现“一体化”构建ꎮ 在空间大型桁架的“在轨单

元 /模块组装”中ꎬ单元或模块的制造与装配采用串联工作模

式ꎬ即地面制备完成后太空再组装ꎮ “在轨智能增材制造”打破了这种低效的串联方式ꎬ采取并行化工作ꎬ可有效利用制

造时间ꎬ实现边打印边组合的一体化并行构建ꎮ

“在轨智能增材制造”的不足:空间大型桁架的“在轨增

材制造”构建模式提出时间较短ꎬ技术成熟度相对较低ꎬ目前

尚处于概念设计向原理性样机验证转化阶段ꎬ诸多科学问题

及关键技术有待澄清与验证ꎮ１.２　 空间大型桁架的在轨增材制造技术

根据使用材料体系的不同ꎬ在轨增材制造技术可分为:基于聚合物非金属材料的熔融沉积成形( Ｆｕｓｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇꎬ ＦＤＭ)技术、基于金属材料的高能束成形技术(包括电 子 束 自 由 成 形 ( Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｆｒｅｅ ｆｏｒｍ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎꎬＥＢＦ３)、激光束熔化成形(Ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ ｍｅｌｔｉｎｇꎬ ＬＢＭ)等)ꎬ以及基于陶瓷无机非金属材料的立体光刻成形(Ｓｔｅｒｅｏ ｌｉｔｈｏｇｒａ￣ｐｈｙ ａｐｐｅａｒａｎｃｅꎬＳＬＡ)技术等[２０￣２４] ꎮ 本文基于现有在轨增材

制造技术ꎬ归纳其特点ꎬ如表 ２ 所示ꎮ

表 ２　 在轨增材制造技术特点[２０￣２４]

Ｔａｂｌｅ ２　 Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ[２０￣２４]

技术类型 材料类型 功耗 设备质量 分辨率 技术验证方式 验证单位

ＦＤＭ 非金属复合材料(聚合物) 低 小 中

国际空间站舱内

美国 ＮＡＳＡ 与美国太空制造公司(Ｍａｄｅ ｉｎ ＳｐａｃｅꎬＭＩＳ)、

美国系绳无限公司(ＴｅｔｈｅｒｓＵｎｌｉｍｉｔｅｄꎬ Ｉｎｃ.ꎬ ＴＵＩ)分别合作

载人飞船试验船返回舱 航天五院、西安交通大学合作

抛物线飞行 中国科学院

ＥＢＦ３ 金属合金材料 极大 大 低 抛物线飞行 美国 ＮＡＳＡ

ＬＢＭ 金属合金材料 大 大 中 抛物线飞行德国联邦材料研究所、德国克劳斯塔尔

工业大学、德国航空航天中心合作

ＳＬＡ 非金属复合材料 (陶瓷) 中 中 中 抛物线飞行 中国科学院

　 　 一维杆件是空间大型桁架的重要组成单元ꎬ圆环截面薄

壁杆件的结构效率最高ꎬ具有大尺度、长轴径比(轴向长度远

大于径向外径)、高比刚度 /强度等特点[２ꎬ２５￣２６] ꎻ涉及的材料已

从轻金属拓展至高性能聚合物及其复合材料[２７￣２９] ꎮ由于太空微重力影响ꎬ材料使用形态受限ꎻ基于粉体或

流体的高能束成形、立体光刻成形等技术ꎬ不适用于大型桁

架及其杆件的在轨增材制造ꎮ 其中ꎬ高能束成形技术虽然也

可使用丝材制备ꎬ突破了上述限制ꎬ但系统的高能耗与低可

靠性制约该技术的进一步应用ꎮ ＦＤＭ 技术相对于其他增材

制造技术ꎬ具有原料来源广、系统可靠性高、装备体积小、总体能耗低、系统维护方便等优势ꎬ是最有发展前景的在轨增

材制造技术之一ꎬ也是国际上探索空间大型桁架在轨增材制

造的主流研究方向ꎮ 目前已在国际空间站舱内完成了初步

验证ꎬ并取得了良好的实验效果ꎮ

２　 在轨 ＦＤＭ 关键技术研究现状

ＦＤＭ 技术的成形系统包括送丝机构、热喷嘴、运动平台、热床基板和成形腔等ꎮ 其基本工作原理如图 ２ 所示:在送丝

机构的主动驱动作用下ꎬ高性能热塑性聚合物及其复合材料

丝材经送丝机构送出ꎬ进入热喷嘴加热ꎬ熔融后挤出ꎬ沉积在

热床基板上成形ꎻ运动系统按路径规划动作ꎬ带动热喷嘴运

动ꎬ使熔融丝材在指定位置逐层粘结ꎬ最终堆积成形为设计

样件ꎮ 在轨增材制造中ꎬ受空间环境限制与空间资源约束ꎬＦＤＭ 各系统协同工作方式不同于地面ꎬ但基本工作原理相

同ꎮ

图 ２　 ＦＤＭ 增材制造基本工作原理示意图Ｆｉｇ.２　 Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＦＤＭ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

针对大型空间桁架在轨 ＦＤＭ 面临的技术瓶颈ꎬ本文拟

从空间微重力环境影响、在轨 ＦＤＭ 技术成形装备设计、成形

工艺优化三方面ꎬ系统梳理国内外研究现状ꎮ

２.１　 空间微重力环境影响

空间环境具有微重力 ( １０－５ ~ １０－６ ｇ)、高真空 ( １. ３３ ×１０－４ ~１.３３×１０－７ Ｐａ)、高交变温度( － ２００ ~ ＋ ９０ ℃)、强辐射

(太阳宇宙射线 １ ＭｅＶ ~ １０ ＧｅＶ、银河宇宙射线 ４０ ＭｅＶ ~ １０ＴｅＶ)等特点[３０￣３１] ꎬ对在轨增材制造在材料、工艺、装备等方面

提出了新要求ꎮ 普通高分子材料(如丙烯腈丁二烯苯乙烯聚

合物(Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｓｔｙｒｅｎｅꎬＡＢＳ)、聚乳酸(Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄꎬ ＰＬＡ))不能满足该严苛太空条件下的材料性能要求

(不适用于舱外制造)ꎮ 相比于舱外制造ꎬ舱内制造具有相对

封闭的成形环境ꎬ可有效避免真空、温度交变、强辐射等影

响ꎬ因此在舱内可以使用普通高分子材料制备零件ꎬ并将其

用于空间站维护ꎮ 但是ꎬ空间微重力很难通过屏蔽等技术手

１６１３０

空间大型桁架在轨增材制造技术的研究现状与展望 /杨　 杰等

段消除ꎬ会同时影响空间站舱内、舱外的制造ꎮ 空间微重力

环境中ꎬ流体的表面张力及内聚力等次级力占据主导地位ꎬ导致微重力流体表现出不同于常规地面重力环境下的特殊

行为ꎬ因此ꎬ常重力环境下的部分流体科学规律不再适用于

微重力环境ꎮ 对于空间大型桁架的在轨熔融沉积成形技术ꎬ微重力场对熔融态聚合物的表面张力、内聚力和附着力产生

影响ꎬ可能导致与常重力条件下成形工艺及制件性能的差异ꎮ为研究在轨增材制造装备在空间微重力环境下的可用

性与可靠性ꎬ近年来国内外研究机构积极开展该方面的研

究ꎬ除理论计算与仿真模拟外ꎬ也开展相应试验ꎬ包括地面模

拟试验(抛物线飞行)与在轨验证试验(空间站验证与载人飞

船验证)ꎮ(１)地面模拟试验

相比于短时微重力(３~ １２ ｓ)、小型试验舱(主要针对缩

比模型)的落塔试验[３２￣３３] ꎬ抛物线飞行试验更适用于在轨增

材制造的空间微重力验证[３４] ꎮ 原理与试验方法如下:当飞机

具有大上升角度的初速度后ꎬ水平速度保持常数ꎬ垂直加速

度为零ꎬ即飞出抛物线轨迹ꎬ获得与初速度成正比的微重力

试验时间ꎮ 单次抛物线的平均微重力时间为 ２０~ ３０ ｓ[３４] ꎬ单架次飞行任务可飞出数十个抛物线(适合需长时测试的熔融

沉积成形验证)ꎮ 不足之处是抛物线飞行产生的微重力水平

不高ꎬ１０－３ ｇ 已是能够实现的较高水平ꎻ同时ꎬ抛物线飞行试

验过程中增材制造装置处于周期性的变重力环境ꎬ即“常重

力￣过载￣失重￣过载￣常重力”往复变化(图 ３)ꎬ需精细设计试

验ꎬ以便充分利用周期性的微重力ꎬ并有效分辨微重力作用

时段ꎬ避免试验结果难以对比或发生数据不一致的现象ꎮ

图 ３　 抛物线飞行过程示意图[２４]

Ｆｉｇ.３　 Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｐａｒａｂｏｌｉｃ ｆｌｉｇｈｔ ｐｒｏｃｅｓｓ[２４]

１９９９ 年ꎬＮＡＳＡ 首次采用抛物线失重飞行试验ꎬ验证了

微重力环境中利用 ＦＤＭ 技术成形的可能[３５] ꎮ 基于 Ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司的商用 ＦＤＭ 装备ꎬ经减重优化及接口匹配ꎬ通过 ４ 架次

累计微重力时长约 １ ｈ 的抛物线飞行ꎬ成功打印了 ７ 件 ＡＢＳ简单几何体ꎮ

２０１１ 年秋和 ２０１３ 年夏ꎬＮＡＳＡ 资助的美国太空制造公

司[３６]启动微重力环境下基于 ＦＤＭ 技术的抛物线飞行试验ꎬ目的是为空间站交付的第一台 ３Ｄ 打印机提供技术支持ꎮ 三

台 ３Ｄ 打印机被选中进行了测试ꎬ分别为:扩展结构增材制造

装备(ＥＳＡＭＭ)、ＭａｒｋｅｋｒＢｏｔ 制造的商用 ３Ｄ 打印机以及 Ｂｙｔｅｓ公司制造的商用打印机(ＢＦＢ ３０００)ꎮ 由改装后的波音 ７２７飞机完成抛物线飞行ꎬ测试结果显示出微重力对 ＦＤＭ 技术

成形过程无明显影响ꎻ分析认为ꎬ单个抛物线 ３０ ｓ 的失重时

间难以完成一个打印周期ꎬ可能不足以体现微重力对整个打

印周期的影响ꎮ２０１６ 年 ３ 月ꎬ中国科学院重庆绿色智能技术研究院联合

中国科学院空间应用工程技术中心在法国波尔多成功完成

抛物线失重飞行试验ꎬ验证了微重力环境下高分子复合材料

的 ＦＤＭ 技术成形(图 ４)ꎮ

图 ４　 在轨增材制造试验样机的失重飞行试验Ｆｉｇ.４　 Ｚｅｒｏ￣ｇｒａｖｉｔｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｓｔ ｐｒｏｔｏ￣ｔｙｐｅ

(２)在轨验证试验

在轨验证试验包括空间站验证与载人飞船验证ꎮ 其中ꎬ空间站验证是指在空间站舱内、微重力环境下开展的增材制

造成形试验ꎮ ２０１１ 年ꎬＮＡＳＡ 启动了“在国际空间站上试验

零重力环境下的 ３Ｄ 打印技术”项目ꎬ开展微重力成形试验研

究ꎬ探索微重力环境下增材成形的原理与方法ꎬ推进微重力

环境下增材成形装备的设计与制造ꎬ为空间站舱内进行的在

轨微重力增材成形试验提供技术平台与原理支撑[３７] ꎮ ２０１４年 ９ 月ꎬ由美国太空制造公司研发的首台空间 ３Ｄ 打印机发

射进入空间站ꎻ２０１４ 年 １１ 月ꎬ在舱内成功打印 ＡＢＳ 套筒扳手

等零件ꎬ首次证实了空间微重力环境下 ＦＤＭ 制造的可行性ꎮ载人飞船验证是指增材制造设备安装在试验船返回舱

中ꎬ由运载火箭进入预定轨道开展增材制造试验ꎬ再随返回

舱返回地面ꎮ ２０２０ 年 ５ 月ꎬ我国首次开展太空熔融沉积成形

增材制造试验ꎬ装备系统即搭载新一代载人飞船试验船ꎬ由长征五号 Ｂ 运载火箭发射入轨并顺利开展实验ꎬ验证微重力

环境下复合材料 ３Ｄ 打印的科学实验目标ꎮ２.２　 在轨 ＦＤＭ 技术成形装备

基于成形环境差异ꎬ可分为空间站舱内和舱外在轨 ＦＤＭ技术成形装备ꎮ 舱内主要受空间微重力影响ꎬ而舱外除了空

间微重力外ꎬ还受高真空、高低温交变、强辐射等极端环境因

素影响ꎮ(１)舱内在轨 ＦＤＭ 技术成形装备

面向舱内在轨 ＦＤＭ 技术ꎬ各国在成形装备方面均相继

开展了工作ꎬ研究概括如图 ５ 所示ꎮ美国:２０１４ 年 ＮＡＳＡ 资助太空制造公司研发的首台空间

微重力打印机(３Ｄ Ｐｒｉｎｔｅｒ)送入国际空间站ꎬ设备打印尺寸

６０ ｍｍ×１２０ ｍｍ×６０ ｍｍꎬ使用 ＡＢＳ 丝材为原料[３８] ꎮ ２０１６ 年 ３月ꎬＮＡＳＡ 将第二台基于 ＦＤＭ 工艺的空间打印机(Ａｄｄｉｔｉｖｅ

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材料导报ꎬ２０２１ꎬ３５(３):０３１５９￣０３１６７

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 图 ５　 舱内在轨 ＦＤＭ 技术成形装备概览　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｆｉｇ.５　 Ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ＦＤＭ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｂｏａｒｄ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｓｔａｔｉｏｎ

ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｆａｃｉｌｉｔｙꎬＡＭＦ)送入空间站ꎬ该装备适应 １８０ ~３７５ ℃的打印温度ꎬ打印尺寸 １００ ｍｍ×１４０ ｍｍ×１００ ｍｍꎬ以ＡＢＳ、ＨＤＰＥ 及 ＰＥＩ / ＰＣ 丝材为原料ꎬ打印医学、卫星及其他航

天器零件[３９] ꎮ ２０１８ 年 １１ 月ꎬＮＡＳＡ 资助美国系绳无限公司

研发的首台高分子循环增材制造装备￣Ｒｅｆａｂｒｉｃａｔｏｒ 送入国际

空间站开展验证工作ꎬ该设备以 ＵＬＴＥＭ９０８５(ＰＥＩ / ＰＣ)丝材

为循环验证材料[４０] ꎮ欧洲:欧洲航天局 ＥＳＡ 首台应用于微重力环境的 ３Ｄ 打

印机(ＭＥＬＴ ３Ｄ Ｐｒｉｎｔｅｒ)由 ＥＳＡ 的 ＭＥＬＴ 项目资助ꎬ可打印包

括 ＡＢＳ、ＰＥＥＫ 在内的聚合物ꎬ实现基于材料闭环再利用的全

新维护策略ꎮ中国:２０１６ 年ꎬ中国科学院重庆绿色智能技术研究院与

中国科学院空间应用工程技术中心共同研制基于 ＦＤＭ 技术

的高分子复合材料空间在轨增材制造试验样机ꎬ该原理样机

面向天宫二号空间实验室尺寸和热、电气接口设计ꎬ打印尺

寸为 ２００ ｍｍ×１３０ ｍｍꎮ ２０２０ 年 ５ 月ꎬ航天五院和西安交通大

学合作研发的“复合材料空间 ３Ｄ 打印系统”搭载试验飞船返

回舱首次在太空中开展连续纤维增强复合材料打印实验ꎮ(２)舱外在轨 ＦＤＭ 技术成形装备

２０１２ 年ꎬ美国系绳无限公司在 ＮＡＳＡ 创新先进概念

(ＮＡＳＡ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｎｃｅｐｔｓꎬ ＮＩＡＣ)计划资助下ꎬ首次开展名为蜘蛛工厂(Ｓｐｉｄｅｒ Ｆａｂ)的舱外太空制造系统概念

验证ꎬ结合在轨增材制造技术与机器人技术ꎬ基于热塑性聚

合物复合材料ꎬ开展千米尺度大型空间桁架结构在轨单元制

造与在轨装配技术的原理性验证ꎮ 其中ꎬ尝试复合材料热熔

融固化技术挤出制造立体单元ꎬ利用 ＣＦ / ＰＥＥＫ 复合柔性预

浸带热固化黏结形成高刚性管材ꎬ管材间的接头采用 ＦＤＭ成形原理制造[４１](图 ６)ꎮ

图 ６　 (ａ)连续纤维增强热塑性聚合物挤出成形原理[４１] ꎻ(ｂ)ＣＦ / ＰＥＥＫ 复合柔性预浸带热固化黏结形成刚性管材[４１] ꎻ(ｃ)ＦＤＭ 成形接头[４１]

Ｆｉｇ.６　 (ａ)Ｐｕｌｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ(ＣＦＲＴＰ) [４１] ꎻ(ｂ) ｔｈｅｒｍｏｆｏｒｍｉｎｇ ｔｏ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ＣＦ / ＰＥＥＫ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｅｐｒｅｇ ｔａｐｅ ｉｎｔｏｈｉｇｈ￣ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｔｕｂｅｓ[４１] ꎻ(ｃ) ｆｏｒｍｉｎｇ Ｊｏｉｎｔ ｗｉｔｈ ＦＤＭ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[４１]

　 　 ２０１６ 年ꎬ美国太空制造公司发布了 Ａｒｃｈｉｎａｕｔ 方案ꎬ即为

构建空间大型结构而建立的平台ꎬ包括单元构建、组装、集成

等空间系统优化功能ꎬ其核心是增材制造系统及机器人自主

装配技术ꎬ可在轨构建超自身数倍体积的空间结构ꎬ例如发

射洗衣机大小的设备ꎬ在轨制造足球场大小的空间结构ꎮＡｒｃｈｉｎａｕｔ 系统不仅可以制造大型、复杂的功能性结构ꎬ还可

将传感器、天线、线束、太阳能电池板等功能部件集成到在轨

制造的航天器中ꎮ ２０１９ 年 ７ 月ꎬＭＩＳ 再次获得 ＮＡＳＡ 资助

７ ３７０ 万美元ꎬ计划 ２０２２ 年前通过火箭实验室电子助推器发

射 Ａｒｃｈｉｎａｕｔ 系统至近地轨道ꎬ尝试舱外在轨增材制造两个

１０ ｍ 长的太阳能电池阵列ꎮ２.３　 在轨 ＦＤＭ 成形工艺

目前大型桁架单元在轨 ＦＤＭ 技术成形装备的研究与制

备尚处于起步阶段ꎬ相应以空间装备与空间环境为基础支撑

的在轨 ＦＤＭ 工艺与性能的研究 较 少ꎮ ＮＡＳＡ 的 Ｐｒａｔｅｒ等[３７ꎬ４２￣４５]利用空间站优势ꎬ自 ２０１４ 年起ꎬ以太空 ＦＤＭ 打印机

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空间大型桁架在轨增材制造技术的研究现状与展望 /杨　 杰等

为实验平台ꎬ开展空间站舱内微重力环境下小型 ＦＤＭ 技术

成形样件工艺性能研究ꎬ对比飞行样本与地面样本在质量、密度、尺寸、内部结构、精度、机械强度等方面的差异ꎬ结合仿

真结果进行综合分析ꎮ 测试用飞行样品(图 ７)来自 ＮＡＳＡ 的

微重力 ３Ｄ 打印技术演示任务ꎬ使用直径 １.７５ ｍｍ 的 ＡＢＳ 丝

材ꎬ在 ２３０~２５０ ℃范围熔融ꎬ然后经 ０.４ ｍｍ 喷嘴挤出ꎮ 对比

地面等效样本ꎬ２０１４—２０１６ 年空间站舱内获取的两批次飞行

样本的质量、密度、尺寸精度、力学性能等方面均未表现出明

显差异ꎬ扫描电镜和断层扫描未观察到材料结构受微重力影

响的实际证据ꎬ相关化学分析也没有发现显著变化ꎮ 因此ꎬ初步认为ꎬ微重力对 ＦＤＭ 成形无显著工程影响ꎬ地面等效打

印机制备的样本可替代舱内在轨 ＦＤＭ 技术成形样本ꎮ

图 ７　 国际空间站舱内成形的部分飞行样本及其测试结果[３７ꎬ ４４￣４５]

Ｆｉｇ.７　 Ｐａｒｔｓ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ ｓａｍｐｌｅｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｉｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｐａｃｅ Ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ[３７ꎬ ４４￣４５]

　 　 除上述空间站舱内进行的小尺寸制件 ＦＤＭ 技术成形工

艺研究外ꎬ在地面 ＦＤＭ 技术成形中ꎬ已发现大尺寸、长轴径

比的一维成形杆件的强度不足问题ꎬ即力学性能各向异性ꎬ表现为大轴径比一维杆件的强度在构建方向(Ｚ 向)明显低

于平行热床的打印方向(Ｘ￣Ｙ 向) [４６] ꎬ其实质是挤出的待成形

“热”聚合物长丝与已有“冷”聚合物基底的粘结强度远低于

丝材内部强度ꎬ该现象在以聚合物复合材料为原料的大面积

熔融沉积成形中更为突出ꎮ 因此ꎬ现有地面研究主要从材料

改性优化、层间粘结机理及热优化、装备辅助过程优化等方

面开展ꎮ(１)材料改性优化

如表 ３ 所示ꎬ在 ＡＢＳ 或 ＰＬＡ 中加入不同含量的黄麻纤

维、碳纤维后ꎬ部分聚合物复合材料打印方向强度得到一定

程度提升ꎬ但 ＦＤＭ 技术成形样件构建方向拉伸强度仍普遍

低于打印方向ꎬ表现出典型的力学性能各向异性[４７￣５０] ꎮ 这一

现象在大面积熔融沉积增材制造系统中尤其明显[４７] ꎮ

表 ３　 聚合物改性前后拉伸强度对比Ｔａｂｌｅ ３　 Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ

材料 制造平台 打印方向(Ｘ 向)拉伸强度 构建方向(Ｚ 向)拉伸强度 参考文献ＡＢＳ ＦＤＭ ２９ ＭＰａ １４ ＭＰａ [４９]

ＡＢＳ 加入 ５％黄麻纤维 ＦＤＭ ２６ ＭＰａ １３ ＭＰａ [４９]ＡＢＳ 加入 １３％碳纤维 ＦＤＭ ３９ ｋｇ １.２ ｋｇ [５０]ＡＢＳ 加入 １８％碳纤维 ＦＤＭ ５９ ｋｇ １１ ｋｇ [５０]

ＰＬＡ ＦＤＭ ５５ ＭＰａ ３７ ＭＰａ [４８]ＰＬＡ 加入 １５％碳纤维 ＦＤＭ ５３ ＭＰａ ３５ ＭＰａ [４８]

ＡＢＳ ＢＡＡＭ ３６ ＭＰａ ２７ ＭＰａ [４７]ＡＢＳ 加入 ２０％碳纤维 ＢＡＡＭ ６７ ＭＰａ １３ ＭＰａ [４７]

　 注:ＢＡＡＭ 表示大面积熔融增材制造系统

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材料导报ꎬ２０２１ꎬ３５(３):０３１５９￣０３１６７

　 　 (２)层间粘结机理及热优化

聚合物丝材的粘结强度与界面温度及热驱动下的扩散

作用相关ꎬ即粘结界面温度越高ꎬ扩散时间越长ꎬ界面的粘结

强度就越高[５１] ꎮ 研究表明丝材间的粘结建立在热驱动下分

子片段的扩散连接上ꎬ聚合物分子较大且彼此交错缠绕ꎬ导致粘结扩散系数低ꎬ整个大分子不能完全跨越界面ꎬ仅分子

的部分片段经热驱动后通过界面而彼此缠绕ꎬ在氢键、化学

键和范德华力的共同作用下形成宏观上的丝材粘结ꎬ因此与

热驱动密切相关的丝材间粘结强度低于丝材内部强度[５２] ꎮ同时ꎬ丝材经喷嘴挤出的熔融状态取决于加热块所能提供的

最大能量密度及送丝速度ꎬ但过高的温度会使聚合物产生交

联、降解等问题ꎬ从而影响制件质量[５３] ꎮ(３)装备辅助过程优化

大气氛围中ꎬ通过装备辅助引入外部能量源的研究已开

展ꎬ如激光、红外辐射、微波、超声等ꎬ可改善层间粘结强度ꎬ增强构建方向的力学强度ꎬ从而降低成形件的各向异性ꎮ 其

中ꎬ激光束预热待结合区表面局部ꎬ采用固体激光器生成 ８０２ｎｍ 的激光ꎬ经旋转偏振￣衰减器和透镜等组成的光路器件ꎬ聚焦在喷嘴附近的待加热区ꎬ激光局部加热同时平面热床保持

１１０ ℃辅热ꎬＡＢＳ 成形件层间结合强度可增加 ５０％ [５４] ꎮ 在大

面积增材制造研究中ꎬ通过熔融沉积头上加装红外辐射加热

器预热待结合层表面(图 ８ａ)ꎬ碳纤维增强型 ＡＢＳ 成形件 Ｚ轴拉伸强度增大 ２ 倍ꎬＸ 轴断裂强度增大 ７ 倍[５５￣５６] ꎮ 聚合物

丝材涂覆具有微波加热特性的涂层ꎬ并进行局部微波加热ꎬ可提升待结合区温度(图 ８ｂ)ꎬ成形件断裂强度提高 ２. ７５倍[５７] ꎮ 将超声发生器与熔融沉积头连接(图 ８ｃ)ꎬ借助一定

频率的超声振动减弱聚合物链间的二次相互作用ꎬ可改善

ＡＢＳ、ＰＬＡ 等制件的力学性能[５８￣５９] ꎮ

图 ８　 (ａ)热红外辐射预热系统原理示意[５５] ꎻ(ｂ) 热塑性丝材涂覆碳纳米管 / 聚合物[５７] ꎻ(ｃ)超声振动装置安装位置示意[５９]

Ｆｉｇ.８　 (ａ)Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ[５５] ꎻ(ｂ) ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ ｆｉｌａｍｅｎｔｓ ｃｏａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＣＮＴ / ｐｏｌｙｍｅｒ[５７] ꎻ(ｃ) ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ[５９]

３　 空间大型桁架在轨增材制造的挑战与发展

趋势

　 　 由各国研究现状可知ꎬ以在轨 ＦＤＭ 技术为代表的舱内

增材制造在空间微重力影响、成形装备等方面已有一定进

展ꎬ而舱外在轨 ＦＤＭ 技术仍处于发展初期ꎬ基本原理与关键

技术的研究尚不成熟ꎮ 以美国 ＮＡＳＡ 为代表的国外研究尚

处于初期探索阶段ꎬ我国有快速赶超的可能ꎮ 本节将从四个

方面对空间大型桁架在轨增材制造技术的挑战与发展趋势

进行分析和总结ꎮ３.１　 空间极端环境影响

空间微重力、强辐射、高真空、交变冷热循环等环境导致

在轨 ＦＤＭ 技术产生新的科学问题ꎬ目前ꎬ各国研究集中在空

间长时微重力影响上ꎮ 关于空间微重力对 ＦＤＭ 技术成形的

可行性、成形过程、制件性能的研究验证情况总结如表 ４ 所

示ꎮ 中国已完成抛物线失重飞行试验ꎬ验证了微重力环境中

ＦＤＭ 技术成形的可行性ꎬ以及微重力对 ＦＤＭ 成形过程的影

响ꎬ但关于微重力对制件性能的影响尚未开展定性或定量的

分析验证研究ꎮ 而美国借助空间站优势ꎬ已获得关于微重力

对制件性能影响的初步结论ꎮ 因此ꎬ我国亟需开展微重力对

制件性能影响的相关研究ꎮ表 ４　 各国关于空间微重力影响的研究进度Ｔａｂｌｅ ４　 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｓｐａｃｅ ｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ

空间微重力影响

中国 美国 欧洲

ＦＤＭ 成形可行性

抛物线失重飞行验证载人飞船试验船验证

抛物线失重飞行验证空间站舱内验证

无

ＦＤＭ成形过程

抛物线失重飞行验证载人飞船试验船验证

抛物线失重飞行验证空间站舱内验证

无

ＦＤＭ制件性能

无空间站舱内样本定量分析

初步结论影响不大无

此外ꎬ空间极端环境中的强辐射、高真空、交变冷热循环

等恶劣条件也对桁架单元在轨 ＦＤＭ 技术成形材料、装备、工艺及性能产生影响ꎮ 以高真空与大交变温度为例ꎬ仅美国在

２０１７ 年成功开展了热真空环境下 ＦＤＭ 增材制造实验ꎬ但未

提供相关数据ꎻ我国与欧洲尚未见相关文献报道ꎮ 目前ꎬ无氧(惰性气体充入) 对 ＦＤＭ 制件物理性能的影响尚有争

５６１３０

空间大型桁架在轨增材制造技术的研究现状与展望 /杨　 杰等

论[６０￣６１] ꎻ而高真空中热对流缺失以及空间大交变温度变化ꎬ对 ＦＤＭ 技术成形基本传热传质过程、熔融区凝固 /重熔行为

的影响问题ꎬ对桁架单元精度、强度等的关联机制问题ꎬ均有

待解答ꎮ 因此ꎬ亟需阐明空间极端环境中ꎬ空间大型桁架

ＦＤＭ 技术成形不同于地面成形的影响机制ꎬ提出针对性的解

决方案与措施ꎮ３.２　 材料体系

材料决定了空间桁架结构成形件的整体性能ꎮ 目前ꎬ空间桁架制备材料已从轻金属拓展至高性能聚合物复合材料ꎮ而地面可用于增材制造的工程塑料、光敏树脂、尼龙等高分

子聚合物存在挥发性、老化、降解等问题ꎬ不适合直接用于舱

外空间环境ꎮ适用于空间环境的热塑性聚合物ꎬ尤其是连续碳纤维增

强聚醚醚酮等高性能热塑性复合材料(纤维含量 ５０％ 以

上)ꎬ其产品规格有限ꎬ理化性能不足ꎬ影响在轨增材制造产

品的性能ꎮ 因此ꎬ研制耐空间环境、满足桁架单元力学性能

和物理性能要求的增材成形材料以及与其匹配的制造工艺

迫在眉睫ꎮ３.３　 成形装备

自 ２０１４ 年美国研发首台空间 ＦＤＭ 打印机ꎬ并进入国际

空间站开展实验以来ꎬ各航天大国均先后研发了面向空间站

舱内工作的在轨 ＦＤＭ 打印机ꎮ 但适用于舱内的 ＦＤＭ 成形装

备成形尺寸较小ꎬ以美国发射的首台空间 ＦＤＭ 打印机为例ꎬ其成形范围仅为 ６０ ｍｍ×１２０ ｍｍ×６０ ｍｍꎻ同时ꎬ舱内 ＦＤＭ 成

形装备未考虑强辐射、高真空、大交变温度梯度等舱外环境

因素的影响ꎬ因此ꎬ其无法直接用于空间大型桁架舱外在轨

增材制造ꎮ根据空间大型桁架的成形规模及结构特点ꎬ其在轨 ＦＤＭ

技术成形将更有可能在舱外实施ꎮ 舱外在轨 ＦＤＭ 成形装备

研究方面ꎬ美国 ＮＡＳＡ 已资助了两个空间大型结构在轨增材

制造系统ꎬ均以在轨 ＦＤＭ 增材制造技术为核心ꎬ辅以机器人

装配技术ꎬ目前已处于概念设计向地面工程原理样机转化阶

段ꎻ而国内舱外在轨 ＦＤＭ 技术成形装备的设计与研制相对

空白ꎬ亟待开展相关研究ꎮ此外ꎬ舱外 ＦＤＭ 成形装备的研发面临微重力、真空、交

变温度、热辐射的空间极端环境约束ꎬ以及高可靠性、小型

化、低功耗的空间资源约束ꎻ尤其是实际的在轨构建中ꎬ需解

决在舱外有限的成形腔体中制备超长的一维杆件等问题ꎬ例如桁架单元(如一维杆件)的轴向长度甚至可能达到 １０ ｍ 量

级ꎮ 因此ꎬ面向空间极端环境与有限资源ꎬ研制出长轴径比

一维杆件的在轨 ＦＤＭ 技术成形装备是空间大型桁架结构航

天器在轨构建的挑战与发展趋势ꎮ３.４　 成形工艺

空间桁架作为航天器的典型结构类型ꎬ需满足强度与精

度的使用要求ꎮ 强度方面ꎬ在航天器各种载荷条件下ꎬ空间

桁架基本组成的一维杆件不能产生影响航天任务的结构性

破坏ꎬ如塑性变形、断裂、失稳等ꎻ精度方面ꎬ空间大型桁架整

体需具备尺寸稳定性ꎬ以满足航天器关键部件(如光学部件、天线等)的位置要求ꎮ 成形工艺会影响大型空间桁架的构

建ꎬ受制于装备影响ꎬ目前国内外均未见关于舱外在轨 ＦＤＭ

成形工艺性能方面的研究成果ꎻ针对地面 ＦＤＭ 成形中大尺

度、长轴径比一维杆件力学性能各向异性的改善措施ꎬ如材

料改性优化、过程工艺参数调控、激光、红外辐射、微波局部

加热装备辅助优化法等ꎬ是否直接适用于在轨环境下的 ＦＤＭ技术成形ꎬ尚未可知ꎮ 同时ꎬ在轨增材制造过程中ꎬ制件组织

结构规律与成形精度控制工艺、性能强化机理与成形强度控

制工艺、控形控性协同调控机制等问题ꎬ同样有待研究ꎮ

４　 结语

空间大型桁架的在轨增材制造技术是在轨构建超大型

航天器和空间服务平台的基础ꎬ也是保障对地观测、地外建

设、深空探测等空间任务顺利实施的关键ꎮ 各航天强国高度

重视ꎬ积极布局并开展各项研究计划ꎮ 尽管已取得了重要进

展ꎬ但距离在轨构建的实际应用ꎬ尚需阐明相关基础科学问

题ꎬ以及验证一系列关键技术ꎮ 目前ꎬ在轨增材制造集中于

“舱内”制造ꎬ定位于空间修复ꎬ无法满足太空大尺寸结构件

的原位制备需求ꎬ并非真正意义上的“空间制造”ꎬ而“舱外”制造是解决上述问题的有效途径与未来方向ꎮ 面对空间环

境与空间资源的双重约束ꎬ在轨构建大型桁架急需克服环

境、装备、性能、材料等各方面的技术瓶颈ꎬ从而推动在轨增

材制造新装备、新工艺以及新材料的变革与发展ꎬ以期最终

实现在轨构建的应用ꎮ

参考文献

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２　 Ｃｈｅｎ Ｌ Ｍ. Ｓｐａｃｅｃｒａｆｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓꎬ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｐｒｅｓｓꎬ Ｃｈｉｎａꎬ２００５(ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ) .陈烈民.航天器结构与机构ꎬ中国科学技术出版社ꎬ２００５.

３　 Ｗａｔｓｏｎ Ｊ Ｊꎬ Ｃｏｌｌｉｎｓ Ｔ Ｊꎬ Ｂｕｓｈ Ｈ Ｇꎬ ｅｔ ａｌ. Ｉｎ: ＩＥＥＥ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｏｎｆｅ￣ｒｅｎｃｅ. Ｍｏｎｔａｎａꎬ２００２ꎬｐｐ.７.

４　 Ｆｅｎｃｉ Ｇ Ｅꎬ Ｃｕｒｒｉｅ Ｎ. Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｐａｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０１７ꎬ３２(２)ꎬ１１２.

５　 Ｊｕ Ｓꎬ Ｚｅｎｇ Ｊ Ｃꎬ Ｊｉａｎｇ Ｄ Ｚꎬ ｅｔ ａｌ. Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｐｏｒｔｓꎬ２００６ꎬ２０(１２)ꎬ２８(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) .鞠苏ꎬ曾竟成ꎬ江大志ꎬ等.材料导报ꎬ２００６ꎬ２０(１２)ꎬ２８.

６　 Ｈｏｙｔ Ｒ Ｐꎬ Ｃｕｓｈｉｎｇ Ｊ Ｉꎬ Ｓｌｏｓｔａｄ Ｊ Ｔꎬ ｅｔ ａｌ. Ｉｎ: ＡＩＡＡ ＳＰＡＣＥ ２０１３ Ｃｏｎ￣ｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ. Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏꎬ ＣＡꎬ２０１３ꎬｐｐ.５５０９.

７　 Ｊｏｈｎｓｔｏｎ Ｍ Ｍꎬ Ｗｅｒｋｈｅｉｓｅｒ Ｍ Ｊꎬ Ｓｎｙｄｅｒ Ｍ Ｐꎬ ｅｔ ａｌ. Ｉｎ: ＡＩＡＡ ＳＰＡＣＥ２０１４ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ. Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏꎬ ＣＡꎬ２０１４ꎬｐｐ.４４７０.

８　 Ｖｉｃｋｅｒｓ Ｊ. ＮＡＳＡ’ ｓ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ￣ｄｒｉｖｉｎｇ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎꎬＮＡＳＡ Ｒｅｐｏｒｔꎬ ＵＳＡꎬ２０２０.

９　 Ｌｕ Ｂ Ｈꎬ Ｌｉ Ｄ Ｃ. Ｍａｃｈｉｎｅ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ＆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬ２０１３ꎬ４２(４)ꎬ１( ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) .卢秉恒ꎬ李涤尘.机械制造与自动化ꎬ２０１３ꎬ４２(４)ꎬ１.

１０ Ｗｉｌｌ Ｒꎬ Ｒｈｏｄｅｓ Ｍ. Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ｉｎ Ｓｐａｃｅꎬ１９９１ꎬ１３８７ꎬ６０.１１ Ｘｕ Ｈ Ｂꎬ Ｈａｎ Ｘ Ｚꎬ Ｃｈｅｎ Ｙꎬ ｅｔ ａｌ. Ｓｐａｃｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ１５

(２)ꎬ４２(ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ) .许焕宾ꎬ韩修柱ꎬ陈燕ꎬ等.空间电子技术ꎬ２０１８ꎬ１５(２)ꎬ４２.

１２ Ｈｏｍｍａ Ｍꎬ Ｈａｍａ Ｓꎬ Ｋｏｈａｔａ Ｈꎬ ｅｔ ａｌ. Ａｃｔａ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａꎬ２００３ꎬ５３ꎬ４７７.１３ Ｊａｅｇｅｒ Ｔꎬ Ｍｉｒｃｚａｋ Ｗ. Ｉｎ: ２８ｔｈ Ａｎｎｕａｌ ＡＩＡＡ / ＵＳＵ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｍａｌｌ

Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ. Ｌｏｇａｎꎬ Ｕｔａｈꎬ２０１４.１４ Ｍｅｇｕｒｏ Ａꎬ Ｉｓｈｉｋａｗａ Ｈꎬ Ｔｓｕｊｉｈａｔａ Ａ. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｐａｃｅｃｒａｆｔ ａｎｄ Ｒｏｃｋｅｔｓꎬ

２００６ꎬ４３(４)ꎬ７８０.１５ Ｍｉｔｓｕｇｉ Ｊꎬ Ａｎｄｏ Ｋꎬ Ｓｅｎｂｏｋｕｙａ Ｙꎬ ｅｔ ａｌ. Ａｃｔａ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａꎬ２０００ꎬ４７(１)ꎬ１９.１６ Ｔａｋａｎｏ Ｔꎬ Ｍｉｕｒａ Ｋꎬ Ｎａｔｏｒｉ Ｍꎬ ｅｔ ａｌ. ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ

Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎꎬ２００４ꎬ５２(１)ꎬ２.１７ Ｍａｎｋｉｎｓ Ｊꎬ Ｋａｙａ Ｎꎬ Ｖａｓｉｌｅ Ｍ. Ｉｎ: １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ. Ａｔｌａｎｔａꎬ Ｇｅｏｒｇｉａꎬ２０１２ꎬｐｐ.３９７８.１８ Ｍａ Ｘ Ｆꎬ Ｌｉ Ｙꎬ Ｘｉａｏ Ｙꎬ ｅｔ ａｌ. Ｓｐａｃｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ１５(２)ꎬ

６６１３０

材料导报ꎬ２０２１ꎬ３５(３):０３１５９￣０３１６７

１６(ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ) .马小飞ꎬ李洋ꎬ肖勇ꎬ等.空间电子技术ꎬ２０１８ꎬ１５(２)ꎬ１６.

１９ Ｄｉｎｇ Ｊ Ｆꎬ Ｇａｏ Ｆꎬ Ｚｈｏｎｇ Ｘ Ｐꎬ ｅｔ ａｌ. Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ｓｉｎｉｃａ Ｐｈｙｓｉｃａꎬ Ｍｅｃｈａｎｉｃａ ＆Ａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａꎬ２０１９ꎬ４９(２)ꎬ５４(ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ) .丁继锋ꎬ高峰ꎬ钟小平ꎬ等. 中国科学:物理学 力学 天文学ꎬ２０１９ꎬ４９(２)ꎬ５４.

２０ Ｃｈｅｎ Ｙꎬ Ｊｉａ Ｐꎬ Ｙｕａｎ Ｐ Ｐꎬ ｅｔ ａｌ. Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２０１９(６)ꎬ１３( ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) .陈怡ꎬ贾平ꎬ袁培培ꎬ等.卫星应用ꎬ２０１９(６)ꎬ１３.

２１ Ｗａｎｇ Ｇꎬ Ｚｈａｏ Ｗꎬ Ｌｉｕ Ｙ Ｆꎬ ｅｔ ａｌ. Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ｓｉｎｉｃａ Ｐｈｙｓｉｃａꎬ Ｍｅｃｈａｎｉｃａ ＆Ａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａꎬ２０２０ꎬ５０(４)ꎬ９５(ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ) .王功ꎬ赵伟ꎬ刘亦飞ꎬ等. 中国科学:物理学 力学 天文学ꎬ２０２０ꎬ５０(４)ꎬ９５.

２２ Ｃｅｓａｒｅｔｔｉ Ｇꎬ Ｄｉｎｉ Ｅꎬ Ｋｅｓｔｅｌｉｅｒ Ｘ Ｄꎬ ｅｔ ａｌ. Ａｃｔａ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａꎬ２０１４ꎬ９３(９３)ꎬ４３０.

２３ Ｚｈａｎｇ Ｙ Ｙꎬ Ｊｉｎ Ｚ Ｊꎬ Ｚｈａｎｇ Ｗꎬ ｅｔ ａｌ. Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｒｕｍꎬ２０２０ꎬ９８２ꎬ９２.

２４ Ｚｏｃｃａ Ａꎬ Ｌüｃｈｔｅｎｂｏｒｇ Ｊꎬ Ｍüｈｌｅｒ Ｔꎬ ｅｔ ａｌ. Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈ￣ｎｏｌｏｇｉｅｓꎬ２０１９ꎬ４(１０)ꎬ１９００５０６.

２５ Ｂｒｏｗｎ Ｍ Ａ. Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｓｐａｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１１ꎬ４８(１１)ꎬ１７４７.２６ Ｓａｎｔｉａｇｏ￣Ｐｒｏｗａｌｄ Ｊꎬ Ｂａｉｅｒ Ｈ. Ｃｅａｓ Ｓｐａｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌꎬ２０１３ꎬ５(３)ꎬ８９.２７ Ｓｈｉ Ｗ Ｊꎬ Ｇａｏ Ｆꎬ Ｃｈａｉ Ｈ Ｙ. Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ４９

(４)ꎬ１(ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ) .石文静ꎬ高峰ꎬ柴洪友.宇航材料工艺ꎬ２０１９ꎬ４９(４)ꎬ１.

２８ Ｔａｎｇ Ｊ Ｍꎬ Ｌｉ Ｓ. Ｓｐａｃｅｃｒａｆｔ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１０ꎬ２７(５)ꎬ５５２.２９ Ｙｉｎ Ｙ Ｘꎬ Ｌｉ Ｈ Ｐ. Ｓｐａｃｅｃｒａｆｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ＆ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇꎬ２０１８ꎬ３９(４)ꎬ

１０１(ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ) .殷永霞ꎬ李皓鹏.航天返回与遥感ꎬ２０１８ꎬ３９(４)ꎬ１０１.

３０ 邱惠中.航天工艺ꎬ１９９０(６)ꎬ５２.３１ Ｌｉ Ｔ Ｓꎬ Ｃｈｅｎ Ｊꎬ Ｗａｎｇ Ｚ Ｑ. Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｂｕｌｌｅｔｉｎꎬ２００８(２)ꎬ１(ｉｎ

Ｃｈｉｎｅｓｅ) .李桃生ꎬ陈军ꎬ王志强.辐射防护通讯ꎬ２００８(２)ꎬ１.

３２ Ｗｅｉ Ｍ Ｇꎬ Ｗａｎ Ｓ Ｘꎬ Ｙａｏ Ｋ Ｚꎬ ｅｔ ａｌ. Ｍａｎｎｅｄ Ｓｐａｃｅｆｌｉｇｈｔꎬ２００７(４)ꎬ１(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) .韦明罡ꎬ万士昕ꎬ姚康庄ꎬ等.载人航天ꎬ２００７(４)ꎬ１.

３３ Ｘｉａ Ｙ Ｌ. Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ１９９５(２)ꎬ２２(ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ).夏益霖.强度与环境ꎬ１９９５(２)ꎬ２２.

３４ Ｊｉａ Ｚ Ｘꎬ Ｗａｎｇ Ｍ Ｋꎬ Ｌｉ Ｈ Ｂꎬ ｅｔ ａｌ. Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅ￣ｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ４６(５)ꎬ７(ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ) .贾洲侠ꎬ王梦魁ꎬ李海波ꎬ等.强度与环境ꎬ２０１９ꎬ４６(５)ꎬ７.

３５ Ｃｏｏｐｅｒ Ｋ Ｇꎬ Ｇｒｉｆｆｉｎ Ｍ Ｒ. Ｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｖｉａ ｆｕｓｅｄ ｄｅｐｏｓｉ￣ｔｉｏｎꎬ ＮＡＳＡ Ｒｅｐｏｒｔꎬ ＵＳＡꎬ２００３.

３６ Ｓｎｙｄｅｒ Ｍꎬ Ｄｕｎｎ Ｊꎬ Ｇｏｎｚａｌｅｚ Ｅ. Ｉｎ: ＡＩＡＡ ＳＰＡＣＥ ２０１３ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄＥｘｐｏｓｉｔｉｏｎ. Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏꎬ ＣＡꎬ２０１３ꎬｐｐ.５４３９.

３７ Ｗｅｒｋｈｅｉｓｅｒ Ｎ. Ｉｎ￣ｓｐａｃｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ( ＩＳＭ): ３Ｄ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｉｎ ｓｐａｃｅ ｔｅｃｈ￣ｎｏｌｏｇｙ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎꎬ ＮＡＳＡ Ｒｅｐｏｒｔꎬ ＵＳＡꎬ２０１５.

３８ Ｂｅａｎ Ｑ Ａꎬ Ｃｏｏｐｅｒ Ｋ Ｇꎬ Ｅｄｍｕｎｓｏｎ Ｊ Ｅꎬ ｅｔ ａｌ. Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｐａｃｅ ｓｔａｔｉｏｎ( ＩＳＳ) ３Ｄ ｐｒｉｎｔｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙꎬ

ＮＡＳＡ Ｒｅｐｏｒｔꎬ ＵＳＡꎬ２０１５.３９ Ｓｎｙｄｅｒ Ｍꎬ Ｗｅｒｋｈｅｉｓｅｒ Ｎ. Ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｆａｃｉｌｉｔｙ (ＡＭＦ)ꎬ ＮＡＳＡ

Ｒｅｐｏｒｔꎬ ＵＳＡꎬ２０１６.４０ Ｒｉｓｄｏｎ Ｄ. Ｉｎ￣ｓｐａｃｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ( ＩＳＭ) ＩＳＳ ｒｅｆａｂｒｉｃａｔｏｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅ￣

ｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎꎬ ＮＡＳＡ Ｒｅｐｏｒｔꎬ ＵＳＡꎬ２０１９.４１ Ｈｏｙｔ Ｒ Ｐꎬ Ｃｕｓｈｉｎｇ Ｊꎬ Ｓｌｏｓｔａｄ Ｊ.ＳｐｉｄｅｒＦａｂ: Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃ￣

ｔｉｏｎ ｏｆ ｋｉｌｏｍｅｔｅｒ￣ｓｃａｌｅ ａｐｅｒｔｕｒｅｓꎬ ＮＡＳＡ Ｒｅｐｏｒｔꎬ ＵＳＡꎬ２０１３.４２ Ｐｒａｔｅｒ Ｔꎬ Ｂｅａｎ Ｑꎬ Ｗｅｒｋｈｅｉｓｅｒ Ｎꎬ ｅｔ ａｌ. Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌꎬ

２０１７ꎬ２３(６)ꎬ１２１２.４３ Ｐｒａｔｅｒ Ｔꎬ Ｗｅｒｋｈｅｉｓｅｒ Ｎꎬ Ｌｅｄｂｅｔｔｅｒ Ｆꎬ ｅｔ ａｌ. Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ

Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ１０１(１)ꎬ３９１.４４ Ｐｒａｔｅｒ Ｔ Ｊꎬ Ｂｅａｎ Ｑ Ａꎬ Ｂｅｓｈｅａｒｓ Ｒ Ｄꎬ ｅｔ ａｌ.Ｓｕｍｍａｒｙ ｒｅｐｏｒｔ ｏｎ ｐｈａｓｅ Ｉ ｒｅ￣

ｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ３Ｄ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｉｎ Ｚｅｒｏ Ｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｍｉｓｓｉｏｎꎬｖｏｌｕｍｅ Ｉꎬ ＮＡＳＡ Ｒｅｐｏｒｔ. ＵＳＡꎬ２０１６.

４５ Ｐｒａｔｅｒ Ｔ Ｊꎬ Ｗｅｒｋｈｅｉｓｅｒ Ｎ Ｊꎬ Ｌｅｄｂｅｔｔｅｒ Ｆ Ｅ ＩＩＩ.Ｓｕｍｍａｒｙ ｒｅｐｏｒｔ ｏｎ ｐｈａｓｅ Ｉａｎｄ ｐｈａｓｅ ＩＩ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ３Ｄ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｉｎ Ｚｅｒｏ￣Ｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａ￣ｔｉｏｎ Ｍｉｓｓｉｏｎꎬ ｖｏｌｕｍｅ ＩＩꎬ ＮＡＳＡ Ｒｅｐｏｒｔꎬ ＵＳＡꎬ２０１８.

４６ Ｂｒｅｎｋｅｎ Ｂꎬ Ｂａｒｏｃｉｏ Ｅꎬ Ｆａｖａｌｏｒｏ Ａꎬ ｅｔ ａｌ. Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ２１ꎬ１.

４７ Ｄｕｔｙ Ｃ Ｅꎬ Ｋｕｎｃ Ｖꎬ Ｃｏｍｐｔｏｎ Ｂ Ｇꎬ ｅｔ ａｌ. Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌꎬ２０１７ꎬ２３(１)ꎬ１８１.

４８ Ｆｅｒｒｅｉｒａ Ｒ Ｔꎬ Ａｍａｔｔｅ Ｉ Ｃꎬ Ｄｕｔｒａ Ｔꎬ ｅｔ ａｌ. Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｐａｒｔ Ｂ￣Ｅｎｇｉｎｅｅ￣ｒｉｎｇꎬ２０１７ꎬ１２４ꎬ８８.

４９ Ｐｅｒｅｚ Ａ Ｒꎬ Ｒｏｂｅｒｓｏｎ Ｄ Ａꎬ Ｗｉｃｋｅｒ Ｒ Ｂꎬ ｅｔ ａｌ. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆａｉｌｕｒｅ Ａｎａｌｙ￣ｓｉｓ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎꎬ２０１４ꎬ１４(３)ꎬ３４３.

５０ Ｚｈｏｎｇ Ｗꎬ Ｌｉ Ｆꎬ Ｚｈａｎｇ Ｚꎬ ｅｔ ａｌ. Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ￣Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇꎬ ２００１ꎬ ３０１(２)ꎬ１２５.

５１ Ｗｕ Ｓ Ｈ. Ｐｏｌｙｍｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｎｄ ａｄｈｅｓｉｏｎꎬ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ: Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ ＩｎｃꎬＵＳＡꎬ１９８２.

５２ Ｖｏｉｕｔｓｋｉｉ Ｓ Ｓꎬ Ｋａｇａｎｏｆｆ Ｓꎬ Ｖａｋｕｌａ Ｖ Ｌ. Ａｕｔｏｈｅｓｉｏｎ ａｎｄ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｐｏｌｙｍｅｒｓꎬ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ: Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅꎬ ＵＳＡꎬ１９６３.

５３ Ｃｏｓｔａ Ｓ Ｆꎬ Ｄｕａｒｔｅ Ｆ Ｍꎬ Ｃｏｖａｓ Ｊ Ａꎬ ｅｔ ａｌ. Ｖｉｒｔｕａｌ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｔｏｔｙ￣ｐｉｎｇꎬ２０１５ꎬ１０(１)ꎬ３５.

５４ Ｒａｖｉ Ａꎬ Ｄｅｓｈｐａｎｄｅ Ａꎬ Ｈｓｕ Ｋꎬ ｅｔ ａｌ. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓꎬ２０１６ꎬ２４ꎬ１７９.

５５ Ｋｉｓｈｏｒｅ Ｖꎬ Ａｊｉｎｊｅｒｕ Ｃꎬ Ｎｙｃｚ Ａꎬ ｅｔ ａｌ. Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎬ２０１７ꎬ１４ꎬ７.５６ Ｎｙｃｚ Ａꎬ Ｋｉｓｈｏｒｅ Ｖꎬ Ｌｉｎｄａｈｌ Ｊꎬ ｅｔ ａｌ. Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ３３ꎬ

１０１０６８.５７ Ｓｗｅｅｎｅｙ Ｃ Ｂꎬ Ｌａｃｋｅｙ Ｂ Ａꎬ Ｐｏｓｐｉｓｉｌ Ｍ Ｊꎬ ｅｔ ａｌ. Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｄｖａｎｃｅｓꎬ２０１７ꎬ

３(６)ꎬ１７００２６２.５８ Ｌｉ Ｇꎬ Ｚｈａｏ Ｊꎬ Ｗｕ Ｗꎬ ｅｔ ａｌ. Ｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１８ꎬ１１(５)ꎬ８２６.５９ Ｔｏｆａｎｇｃｈｉ Ａꎬ Ｈａｎ Ｐꎬ Ｉｚｑｕｉｅｒｄｏ Ｊꎬ ｅｔ ａｌ. Ｐｏｌｙｍｅｒｓꎬ２０１９ꎬ１１(２)ꎬ３１５.６０ Ｌｅｄｅｒｌｅ Ｆꎬ Ｍｅｙｅｒ Ｆꎬ Ｂｒｕｎｏｔｔｅ Ｇ Ｐꎬ ｅｔ ａｌ. Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃ￣

ｔｕｒｉｎｇꎬ２０１６ꎬ１(１￣２)ꎬ３.６１ Ｏｃｏｎｎｏｒ Ｈ Ｊꎬ Ｄｏｗｌｉｎｇ Ｄ Ｐ. Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ２１ꎬ４０４.

(责任编辑　 杨　 霞)

Ｊｉｅ Ｙａｎｇ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｈｅｒ Ｂ. Ｓ. ｄｅｇｒｅｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｘｉ ’ ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ２００７. Ｓｈｅ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｈｅｒ Ｍ.Ｓ.ｄｅｇｒｅｅ ｉｎ ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｒｏｍ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ ｉｎ ２０１２. Ｓｈｅ ｉｓ ｃｕｒ￣ｒｅｎｔｌｙ ｐｕｒｓｕｉｎｇ ｈｅｒ Ｐｈ.Ｄ. ａｔ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｕｎ￣ｄｅｒ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｏｆ. Ｊｉｎｇ Ｌｉ ａｎｄ ａｓｓｉｓｔａｎｔ Ｐｒｏｆｅｓ￣ｓｏｒ Ｎｉｎｇ Ｙｕ. Ｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｈａｓ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｏｎ￣ｏｒｂｉｔ ３Ｄ￣ｐｒｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ.

杨杰ꎬ２００７ 年 ７ 月本科毕业于西安科技大学电气与控制工程专业ꎬ获得工学学士学位ꎮ ２０１２ 年 ７ 月毕业于中国矿业大学(北京)机械电子工程专业ꎮ 现为重庆大学博士研究生ꎬ在黎静研究员及于宁助理研究员的指导下进行研究ꎮ 主要研究领域为在轨 ３Ｄ 打印与智能制造ꎮ

Ｎｉｎｇ Ｙｕ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｈｉｓ Ｂ.Ｓ. ａｎｄ Ｍ.Ｓ. ｄｅｇｒｅｅｓ ｉｎ Ｓｃｈｏｏｌｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉ￣ｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ２００８ ａｎｄ ２０１１ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｈｅ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｈｉｓＰｈ.Ｄ. ｄｅｇｒｅｅ ｉｎ Ｌｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｉｒｅ Ｒéａｃｔｉｏｎｓ ｅｔ Ｇéｎｉｅ ｄｅｓＰｒｏｃéｄéｓ ( ＬＲＧＰ )ꎬ ｃｅｎｔｒｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅ ｌａ ｒｅｃｈｅｒｃｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｑｕｅ (ＣＮＲＳ)ꎬ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｌｏｒｒａｉｎｅꎬ Ｆｒａｎｃｅ ｉｎ２０１５. Ａｆｔｅｒ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｔｏ Ｃｈｉｎａ ｉｎ ２０１５ꎬ ｈｅ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓ￣ｓｉｖｅｌｙ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｙｏｕｔｈ Ｓｃｈｏｌａｒ ｏｆ Ｃｈｉ￣ｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｙｏｕｔｈ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ

Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ (ＣＡＳ)ꎬ ａｎｄ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｔｒｅｐｒｅｎｅｕｒｓｈｉｐ Ｅｘｃｅｌ￣ｌｅｎｔ Ｔａｌｅｎｔｓ Ｐｒｏｇｒａｍ. Ｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ ａｒｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏ￣ｇｙꎬ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｔｃ.

于宁ꎬ中国科学院重庆绿色智能技术研究院助理研究员ꎮ ２００８ 年 ７月本科毕业于郑州大学材料科学与工程学院ꎬ２０１１ 年 ７ 月硕士毕业于郑州大学材料科学与工程学院ꎬ２０１５ 年 １２ 月博士毕业于法国洛林大学法国科学院反应过程国家重点实验室ꎮ ２０１５ 年 １２ 月回国后ꎬ先后入选中国科学院西部青年学者、中科院“青促会”、重庆市创新创业优秀人才项目ꎬ主持各级项目 ８ 项ꎮ 主要从事高分子复合材料增材制造的研究工作ꎮ 近年来ꎬ在复合材料与增材制造领域发表多篇论文ꎬ包括 Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆ Ｄｅｓｉｇｎ、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、Ｐｏｌｙｍｅｒ、Ｊ. Ｐｈｙｓ. Ｃｈｅｍ. Ｂ、Ｊ. Ｐｈｙｓ. Ｃｈｅｍ. Ｃ 等ꎮ

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空间大型桁架在轨增材制造技术的研究现状与展望 /杨　 杰等