3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)的介紹和可自我復(fù)制的3D打印機(jī)

　　加拿大卡爾頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種3D打印機(jī)，它可利用月球上發(fā)現(xiàn)的材料進(jìn)行自我復(fù)制。 項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)者、卡爾頓大學(xué)機(jī)械與航天工程系副教授亞力克斯·埃勒里（Alex Ellery）表示，這種技術(shù)將來(lái)可幫助人類(lèi)3D打印月球基地，也可在月球上制造衛(wèi)星和太陽(yáng)護(hù)盾，以幫助對(duì)抗全球變暖。

　　埃勒里說(shuō)：“我相信，這種可自我復(fù)制的機(jī)器將徹底改變太空探索行業(yè)，因?yàn)樗捎行У乩@過(guò)昂貴的發(fā)射成本。”

　　圖：渥太華卡爾頓大學(xué)工程團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)嘗試?yán)迷谠虑蛏习l(fā)現(xiàn)的材料制造可自我復(fù)制的3D打印機(jī)

　　工程師們?cè)O(shè)想，最初只需向月球上發(fā)射1臺(tái)3D打印機(jī)，它可以利用月球上的現(xiàn)成材料，大量復(fù)制自己。當(dāng)月球上的3D打印機(jī)數(shù)量足夠多時(shí)，這個(gè)自我復(fù)制工廠的重點(diǎn)就會(huì)變成制造其他設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施，以便滿(mǎn)足人類(lèi)探索太空的需求。埃勒里說(shuō)，他與同事們利用與月球上類(lèi)似資源中提取的材料，已經(jīng)接近完成3D打印全功能電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的嘗試。

　　埃勒里表示，雖然目前市場(chǎng)上有些3D打印機(jī)已經(jīng)可以打印部分自我組裝所需的零部件，但還沒(méi)有任何打印機(jī)能夠自主打印發(fā)動(dòng)機(jī)和電子產(chǎn)品。他說(shuō)：“我們最初以RepRap 3D打印機(jī)為模本，它可以打印許多自己所需的塑料部件?！边@種打印機(jī)是一種開(kāi)源設(shè)備，最初由英國(guó)巴斯大學(xué)的科學(xué)家開(kāi)發(fā)。但是為了實(shí)現(xiàn)完全自我復(fù)制，它還需要打印金屬棒、電動(dòng)馬達(dá)以及其他電子元件與軟件，最后進(jìn)行自我組裝。

　　埃勒里及其團(tuán)隊(duì)正利用塑料和鐵屑混合材料打印發(fā)動(dòng)機(jī)的2個(gè)部件、定子以及轉(zhuǎn)子，而需要制造混合材料的類(lèi)似元素可從月球風(fēng)化層（即月壤）中提取。

　　圖：早期嘗試?yán)?D打印技術(shù)在硅塑料基板上打印鋁合金線，卡爾頓大學(xué)正開(kāi)發(fā)這種3D打印機(jī)原型

　　月球3D打印機(jī)配有機(jī)械臂，可以鏟起月壤，并利用所謂的菲涅耳透鏡聚集陽(yáng)光將其加熱到900攝氏度高溫。這個(gè)過(guò)程首先可從月壤中清除揮發(fā)性氣體，隨后可將鈦鐵礦分離出來(lái)，以便用于提取鐵。埃勒里解釋說(shuō)：“雖然我們使用聚乳酸塑料打印零部件，但我設(shè)想利用硅塑料取代它，后者可利用月球上的揮發(fā)性碳化合物以及月球水制造。”

　　至于通過(guò)3D方式打印發(fā)動(dòng)機(jī)的下一步，研究人員的目標(biāo)是將鋁卷打印到聚乳酸塑料基板上以取代發(fā)電機(jī)的線圈，因?yàn)楹笳呖墒褂贸Ｒ?guī)材料打印。在月球上，鋁可以取代鐵鎳鈷合金，而塑料可被陶瓷基板取代，后者可通過(guò)融化月壤獲得。

　　埃勒里說(shuō)：“通過(guò)將鋁卷打印到塑料基板上產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)際上非常弱，為此我們還需要找到其他方法，以便增加更多層次，進(jìn)而增加通過(guò)它們的電流量。但是最終，我們要做的是將它們整合到發(fā)動(dòng)機(jī)中，以便利用3D打印技術(shù)制造出完整的核心?！?/p>

　　埃勒里相信，他可以在幾個(gè)月內(nèi)制造出3D打印的全功能發(fā)動(dòng)機(jī)。完全自我復(fù)制機(jī)器的另一個(gè)先決條件——電子元件，可能需要更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)解決。他說(shuō)：“我們正研究真空管，因?yàn)樵谠虑蛏辖ㄔ旃虘B(tài)電子元件幾乎是不可能的。如果你使用真空管，唯一需要的材料就是鎳、鎢以及玻璃，它們都可以在月球上提取。”

　　埃勒里表示，自我復(fù)制機(jī)器可能使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（即模仿人類(lèi)大腦的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模型），因?yàn)榕c傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，它體型更小，使用3D打印更容易。卡爾頓大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出試驗(yàn)性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并利用其控制小型登陸車(chē)。埃勒里稱(chēng)：“當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)和電子控制器被打印出來(lái)后，我們就可以打印任何機(jī)器人，包括3D打印機(jī)本身，還有銑床、鉆頭、車(chē)床以及挖掘機(jī)等。如果你擁有可自我復(fù)制的機(jī)器，你就可以在月球表面建造起巨大的生產(chǎn)設(shè)施?！?/p>

　　這樣的機(jī)器可以幫助建立月球基地，以迎接進(jìn)入太空的宇航員。它還可以用來(lái)建造便宜的空基太陽(yáng)能發(fā)電站，配備有太陽(yáng)能電池板的衛(wèi)星可以將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為能源，然后將其發(fā)送給地球。人類(lèi)也可以建造太空盾保護(hù)地球，使其免受太陽(yáng)輻射影響，這可能幫助對(duì)抗全球變暖