国内首次在太空微重力环境制造完整金属构件：太空金属3D打印迈入工程验证

北京时间2026年1月24日，中国科学院力学研究所公布一项重大进展：其研制的微重力激光增材制造（3D打印）返回式科学实验载荷，近日在太空微重力环境下首次成功制造出完整金属构件，并顺利带回样品与数据。科研人员表示，这标志着我国太空金属增材制造由“地面研究/地面验证”阶段，迈入“太空工程验证”新阶段，也意味着在太空中“按需制造”金属结构件的关键路径被打通。

飞行任务：亚轨道验证与数据回收

据介绍，本次返回式科学实验载荷搭载中科宇航“力鸿一号”遥一飞行器进入亚轨道飞行，在获得短时但高质量的微重力环境后开展打印实验。随后，载荷实现回收，科研团队不仅获得了在微重力条件下打印形成的金属构件，还拿到了记录打印全过程的关键数据，为后续机理研究、工艺优化与在轨系统工程化奠定基础。此次采用“返回式”设计的意义在于：既能在太空完成成形，又能让地面团队对样品进行材料组织、缺陷形貌与力学性能的系统检测，从而把“能不能打出来”推进到“能不能稳定、可控、可复制”。

关键突破：微重力成形、闭环控制与高可靠协同

研究团队强调，太空微重力会显著改变熔池流动、粉末/丝材输运、凝固组织与气孔夹杂等缺陷的形成规律；若沿用地面工艺参数，打印质量可能出现不可预测的波动。因此，实验系统在微重力条件下实现了金属增材制造的成形与控制能力提升，并在全过程闭环调控上实现突破。同时，载荷还需要与火箭平台实现高可靠协同：从振动冲击、热环境、供电与通信到任务时序都要满足航天级约束，任何一个环节的不确定性都可能导致实验失败。此次“完整金属构件”成功制备，意味着上述难题被工程化地解决到可用水平。

为什么重要：从“运上去”到“在轨造、在轨修、在轨改”

在航天任务中，传统模式往往依赖地面制造后再发射上天，但受限于运力、成本与发射窗口，很多结构件、支架与工具需要提前“多备份”。而太空增材制造的长期目标，是让航天器具备更强的自给自足能力：需要新零件时在轨制造；出现损伤时在轨修复；迭代新方案时在轨改装。尤其在空间站长期运行、深空探测远离地球补给条件的场景下，在轨制造能够显著提高任务韧性与效率。此次实验完成“工程验证”关键一步，也为后续开展更长时间、更大尺寸、更高可靠性的在轨金属打印试验提供了技术路线与数据依据。

下一步：从亚轨道试验走向更复杂的在轨应用

业内分析认为，亚轨道微重力试验能够快速验证核心工艺与控制策略，但要真正走向空间站或深空任务的常态化在轨制造，还需要解决更长时间持续打印、材料补给与回收、打印后处理、质量检测与认证等系统性课题。未来若能形成稳定的“设计—制造—检测—应用”闭环，太空金属增材制造将成为空间基础设施能力升级的重要支撑。