[實用新型]一種原位利用地外行星資源制備復雜結構件的裝置

有效

• 申請號: 201920074570.3
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN209888158U
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 竇睿;劉鳴;唐煒哲;劉曉冬;王功
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: B29C64/165
• 分類號: B29C64/165;B29C64/314;B29C64/386;B33Y10/00;B33Y40/00
• 代理公司: 11337 北京市盛峰律師事務所
• 代理人: 梁艷

本實用新型公開了一種原位利用地外行星資源制備復雜結構件的裝置，涉及航空航天技術領域。包括：料漿混合裝置、地外行星土壤篩分裝置、光固化樹脂料盒、漿料收集儲存裝置、立體光刻3D打印裝置、燒結裝置和氣流裝置，在地外行星微重力等環境下使用，原位利用地外行星土壤，通過采用氣流裝置將地外行星土壤進行篩分，再使用混合裝置將土壤粉末與光固化樹脂進行混合，混合均勻的地外行星土壤漿料與立體光刻3D打印裝置結合，打印成型結構件，并將其在燒結裝置中進行燒結，完成結構件的制備，不僅實現了原位利用地外行星資源制備復雜結構件，具有極高的環境適應性，而且得到的結構件可以具有復雜的幾何形狀，成型精度高，表面質量好。

技術領域

本實用新型涉及航空航天技術領域，尤其涉及一種原位利用地外行星資源制備復雜結構件的裝置。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，人類對于太空的探索已經不僅僅局限于短暫的停留，而瞄向了停留時間更長的居住及生活。建設月球基地、火星基地等地外行星基地已經成為了擺在航天工作者面前的一個難題，而地外行星基地的建設需要眾多的結構件，尤其是復雜的結構件，比如：曲面結構件、鏤空結構件等，其結構復雜。由地球上行運輸建筑等原材料實現這一宏偉而巨大航天工程所消耗的人力、財力、物力使其變得不現實，原位利用地外行星資源變成了共識。因具有儲量巨大、易于開采、溫度適應性強、抗輻射等優勢，月球土壤、火星土壤等地外行星表面的土壤資源成為了首選理想材料。

目前，利用地外行星土壤制備結構件的方式主要包括：模具沖壓法、擠出式3D打印法、激光燒結法，但都存在一定的問題：

模具沖壓法只能制備幾何形狀簡單的零件，不適合制備具有復雜幾何形狀的零件，且成型不同形狀的零件需要使用相應的模具，而且不靈活，同時模具尺寸及種類增加了上行運輸負擔及成本；

擠出式3D打印法可打印形狀復雜結構件，但是成型精度較差，成型后需要配合一定表面后處理工序，所以不適用于制備尺寸精度和表面光潔度高的結構件及功能件，比如螺絲、螺母等；

激光燒結地外行星土壤時，粉末在微重力環境下受到干擾容易產生漂浮等不穩定問題，所以會降低成型件的精度，同時較大的能量輸入導致成型后的零件易產生過燒、氣孔、未熔合等缺陷，嚴重影響成型件的性能。

因此，上述現有方法存在的問題極大的限制了原位利用地外行星土壤制備建筑件、結構件的應用，延緩了建立地外行星基地開展相關科學研究的進程。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種原位利用地外行星資源制備復雜結構件的裝置，從而解決現有技術中存在的前述問題。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種原位利用地外行星資源制備復雜結構件的裝置，包括：料漿混合裝置，所述料漿混合裝置的入口分別與地外行星土壤篩分裝置和光固化樹脂料盒連接，所述料漿混合裝置的出口連接漿料收集儲存裝置，所述漿料收集儲存裝置的上方設置有立體光刻3D打印裝置，所述漿料收集儲存裝置的后方設置有燒結裝置，其中，所述地外行星土壤篩分裝置的入口與氣流裝置連接。

優選地，所述立體光刻3D打印裝置的光源波長為200nm-1000nm，立體光刻3D打印機的成型范圍從40mm×40mm×40mm到10m×10m×10m。

優選地，所述燒結裝置采用常規熱燒結或微波燒結方式。

優選地，所述料漿混合裝置、地外行星土壤篩分裝置、光固化樹脂料盒、立體光刻3D打印裝置和燒結裝置均采用自動控制。

優選地，還包括分散劑儲罐，所述料漿混合裝置的入口與所述分散劑儲罐連接。

優選地，還包括消泡劑儲罐，所述料漿混合裝置的入口與所述消泡劑儲罐連接。

優選地，還包括流平劑儲罐，所述料漿混合裝置的入口與所述流平劑儲罐連接。