江苏
很多人都知道，3D打印能够制造出复杂的结构和精密的零部件，而且制造出来的是一个整体，类似于模具做出来的，但比模具更精细，而且方便修改，能更快地进行产品优化和改进。
我国3D技术发展很快，已经广泛应用于珠宝设计、鞋类设计与制造、工业设计、建筑设计、工程设计与施工、汽车设计与制造等设计与制造领域，航空航天、牙科等医疗领域也有应用。
可是，很多人可能不知道，在3D打印技术上，有一项技术长期以来被外国垄断、封锁，我们国家还没有掌握，这就是太空3D打印技术。然而最近传来好消息，我国终于打破了外国垄断。
据《人民日报》报道，日前，中国航空制造技术研究院冷阴极电子枪研发团队，经过将近十年的研究，终于取得了技术突破，研发出寿命长、功率大的冷阴极电子枪，可以用于太空3D打印。
记者在中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室内，亲自观看了我国首次在模拟微重力环境下应用冷阴极电子枪实现的“太空级”3D打印。研发团队负责人许海鹰告诉记者，“该设备有望成为我国‘太空制造’中的加工利器。”
试想，如果空间站里某个零部件坏了，如果从地球送去，是不是太费时费力费钱？将3D打印机搬上太空，可以解决这个问题，可以在太空快速、低成本制造空间结构件、维修工具、探测器零部件等。
据了解，太空3D打印技术的难点在于，用什么来熔化耐高温金属丝材来实现3D打印。许海鹰带领的研究团队最终确认，冷阴极电子枪可担此“重任”。许海鹰介绍说，冷阴极电子枪可产生高能电子束流，犹如一把极热的“火”，可熔化高温合金等材料。
克服了首要的难题之后，研究团队又陆续攻克了电源负载阻抗匹配难、束流功率小、高频电磁干扰、高温散热等一系列问题，顺利完成了3D打印设备研制和核心部件结构优化。然而，没想到这之后还有一个更加困难的问题。
这个难题，就是电子束流的功率始终上不来。研究团队想了很多办法都未能奏效，一时研究陷入僵局，这给研究团队浇了一盆冷水，团队每个成员的心情都接近了冰点，一度十分沮丧。
众所周知，科学研究中许多偶然因素往往能够打开一扇门。一次偶然试验中，电子枪输气管道出现些许漏气，但没想到设备竟也能输出较大电子束流，甚至稳定度短时间内变高了。
这使得研究团队发现了其中的奥秘，就是空气中的某种成分，可能对提升束流功率及其稳定性有帮助。于是他们着手调整电子枪内工作气体“配方”，经过反复探索，将原来使用的纯氦气，调整为氦气与氧气的混合气，终于取得成功。
研究团队最后需要解决的问题，就是要突破微重力瓶颈。在地面上取得成功，不代表到了太空也能使用，因为太空是失重的环境，要想让冷阴极电子枪“飞天”，就需要让3D打印机适应失重环境。
研究人员介绍说：“在地面上，用于3D打印的金属丝材熔化形成熔滴，在重力影响下可直接滴至基板上成形。但在太空中，熔滴反而会顺着丝材‘往上爬’，远离基板、无法成形。”
后来，研究团队通过反复实验，终于研究出一套脉冲电流控制装置，有效解决了这个问题，并且对打印机体积进行缩小，最终研制出“太空级”冷阴极电子枪3D打印原理样机，体积比地面3D打印设备还小，只有其四分之一。
太空3D打印技术的突破，将有助于我们国家的太空探索更进一步。许海鹰带领的研究团队为祖国航天科技立了一大功，给他们点赞！
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