导读：2024年6月7日，美国国家航空航天局 (NASA) 宣布了2024年小型企业创新研究/小型企业技术转移 (SBIR/STTR) 计划第一阶段获奖者名单。共有299个研究和技术提案获得了第一阶段的资助，每个提案包括15万美元，总投资达4500万美元。

3D打印技术已成为NASA为太空探索打造复杂、轻量且高效结构的重要工具。值得注意的是，今年的获奖项目中有6个因其创新性的3D打印应用而备受瞩目，涵盖了从制造先进的碳化硅（SiC）光学器件到构建月球基础设施的各个领域。

1.Additive Innovations的碳化硅光学器件

位于宾夕法尼亚州匹兹堡的Additive Innovations计划通过3D打印碳化硅（SiC）来改进太空光学系统。SiC因其重量轻、高刚性和低热膨胀性，是太空光学器件的理想材料。然而，传统的SiC制造工艺既复杂又昂贵。Additive Innovations计划通过3D打印简化这一过程，使其更加经济高效和精确。

在NASA的资金支持下，该团队将提高制造精密SiC部件的能力，并预测材料在温度变化下的表现，同时提升其密度。这项技术最初将应用于小型卫星，但未来可能扩展到更大规模的光学部件，以及汽车零件和热交换器等其他应用领域。

2. Faraday Technology的金属绝缘材料

位于俄亥俄州的Faraday Technology计划改进用于航天器的放射性同位素电源系统（RPS）的绝缘材料。这些系统通过放射性材料产生的热量发电，对于太阳能无法使用的长期任务至关重要。RPS单元为科学仪器、机载系统和通信设备提供电力，确保航天器在深空任务或有限阳光区域内也能正常运行。Faraday正在开发的多层金属绝缘材料（MLMI）通过最小化热损失来提高这些电源系统的效率。

Faraday将利用3D打印和电化学技术改进绝缘材料的制造方式。这种新方法无需手动在绝缘层之间放置小支撑物，使制造过程更快更精确。通过更好地控制绝缘材料的厚度和密度，新方法有望提高绝缘材料的热效率。

3. Advent Innovations的实时缺陷检测

位于南卡罗来纳州哥伦比亚市的Advent Innovations正在解决太空制造（ISM）中的质量控制问题。该项目涉及开发一种用于3D打印过程中的红外（IR）热成像系统，实时检测缺陷。这项技术对于验证在太空中打印的零件（如工具和任务后勤所需的组件）的完整性至关重要。通过将移动的非接触式IR相机与挤出头集成，Advent Innovations旨在打印过程中检测并消除缺陷，确保零件从打印一开始就符合标准。

在轨道、月球或火星上的可持续和灵活任务中，ISM至关重要。自2014年国际空间站（ISS）首次展示3D打印以来，很多零件已经在太空中打印，主要使用聚合物。然而，目前的检查仅限于打印后的目视检查。Advent Innovations希望通过创建一个在打印过程中检测缺陷的系统来改变这一现状。在地球上，红外热成像被用于发现缺陷和验证材料完整性，这种方法也将用于太空中的3D打印。

4. Branch Technology的月球塔

Branch Technology提出了一个雄心勃勃的项目，希望使用其自由形式3D打印技术在月球表面建造高耸的桁架结构塔。桁架结构塔由相互连接的三角形单元组成，使用极少的材料创建坚固而稳定的框架。这项技术允许材料在自由空间中沉积和固化，形成轻量而坚固的结构。这些塔可以支持月球上的发电和通信，展示3D打印在大规模月球项目中的潜力。

位于田纳西州查塔努加的这家公司计划开发机器人工具并优化塔的设计，生产一个1/10比例的示范塔，这可能会引导全尺寸的月球基础设施结构。该技术也可用于其他月球项目和地面应用，如桥梁和建筑施工。

5. Quadrus的火箭发动机

优化旋转爆震火箭发动机（RDRE）的设计和性能非常复杂，因为涉及复杂的物理学。RDRE是一种先进的推进系统，利用连续的爆震产生推力。由NASA开发的RDRE技术相对较新，NASA和其他组织一直在积极开发它，承诺更好的燃料利用和更大的功率，这对于深空任务至关重要。

虽然NASA已经成功测试了RDRE，但工程公司Quadrus希望通过结合先进的模拟策略和3D打印来提高其性能。其目标是创建一个轻量的RDRE，在最大化推力和效率的同时减少硬件质量。增材制造将用于制造RDRE组件，确保它们轻量且结构坚固。研究旨在弥合RDRE开发中的技术差距，并计划通过热火测试验证该方法，最终推进火箭推进技术的发展。

6. Dynovas的热防护系统

位于加利福尼亚的Dynovas公司正在开发一种称为大型3D编织预制复合材料的先进材料，这些材料将用于航天器的外表面，充当在进入、下降和着陆等关键阶段的热防护系统（TPS）。这些材料旨在承受航天器进入行星大气层或返回地球时经历的极端高温和压力，对于火星、金星和泰坦等行星的任务，以及亚轨道飞行和再入任务至关重要。

传统方法难以完全致密化这些材料，这意味着它们未能达到NASA所需的强度和耐久性。Dynovas通过其先进压力树脂转移模塑（DAP-RTM）系统解决这一挑战，该系统改善了树脂通过材料的流动，更有效地预处理预制件，并使用定制的机械注射技术确保最终产品致密且可靠。通过其DAP-RTM系统，Dynovas计划更高效且低成本地生产高质量的3D编织复合材料。

通过SBIR和STTR项目，NASA继续为塑造未来太空探索及其他领域的突破性创新铺平道路。通过对3D打印技术的投资，该机构不仅增强了任务能力，还为商业应用开辟了新途径，助力增材制造在太空和地球上的全面发展。