目前，德國(guó)漢諾威激光中心（LZH）的科學(xué)家們正在探索如何在太空中使用激光焊接技術(shù)修復(fù)、改造和擴(kuò)大空間站。他們正利用漢諾威理工學(xué)院的“愛(ài)因斯坦電梯”（Einstein Elevator）研究微重力對(duì)激光焊接參數(shù)的影響。

　　為了裝備空間站，必須將事先組裝好的結(jié)構(gòu)件運(yùn)送到太空中，這些物件在運(yùn)至太空中會(huì)占用貨艙空間并導(dǎo)致高昂的燃料成本。激光焊接可能是解決這一問(wèn)題的潛在方法。

　　借助激光焊接技術(shù)，宇航員在太空環(huán)境下就能能將附加組件或備件連接在一起，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)靈活地?cái)U(kuò)展、修改或維修現(xiàn)有設(shè)備，而不是完全更換。然而太空的微重力、真空、輻射和電場(chǎng)/磁場(chǎng)，導(dǎo)致材料和工藝（如激光焊接）與在地球上的表現(xiàn)不同。

　　因此，LZH的科學(xué)家們正在利用愛(ài)因斯坦電梯研究微重力如何影響激光焊接過(guò)程中產(chǎn)生的金屬熔池。具體來(lái)說(shuō)，在德國(guó)研究基金會(huì)資助的“微重力下激光焊接過(guò)程中金屬熔池的行為”項(xiàng)目中，他們希望研究鋁合金和鋼制材料和不同接頭焊接過(guò)程中熔池的動(dòng)態(tài)變化。

　　研究人員希望分析此類(lèi)焊縫熔體中材料的混合行為，以及研究微重力下對(duì)流大幅減少對(duì)熔池和接縫的影響。研究中使用的“愛(ài)因斯坦電梯”是對(duì)經(jīng)典升降塔形式的進(jìn)一步發(fā)展，使用該模式可以在失重和微重力（近似失重）的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在4秒的最大持續(xù)時(shí)間內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)的微重力小于10-6g。如果沒(méi)有真空，該電梯可以達(dá)到的微重力為10-4g，相當(dāng)于國(guó)際空間站的環(huán)境條件。

　　將3D打印帶到月球

　　在“MOONRISE”項(xiàng)目中，LZH的研究團(tuán)隊(duì)希望探索利用激光在月球上建造著陸點(diǎn)、道路或建筑物。為了做到這一點(diǎn)，研究人員希望將激光系統(tǒng)帶到月球表面，熔化月球塵埃，這種材料在月球上隨處可見(jiàn)。人工智能將支持激光加工。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，AI技術(shù)還可以用來(lái)為月球基地制作3D打印基礎(chǔ)設(shè)施。

　　從科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的角度看，地面衛(wèi)星是一個(gè)夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。歐洲航天局（ESA）計(jì)劃建造一個(gè)“月球村”。此外，較低的重力和缺乏大氣層使月球成為前往更遠(yuǎn)太空目的地的理想中轉(zhuǎn)站。LZH“MOONRISE”項(xiàng)目經(jīng)理Jörg Neumann解釋說(shuō)：“以每公斤高達(dá)100萬(wàn)美元的成本計(jì)算，從地球到月球的運(yùn)輸費(fèi)用將極其昂貴。”

　　另一方面，月球上大量的月球巖石或風(fēng)化層可以用作3D打印的原材料?，F(xiàn)場(chǎng)制造基礎(chǔ)設(shè)施可以節(jié)省巨大的運(yùn)輸成本?，F(xiàn)場(chǎng)材料的使用和加工也稱(chēng)為太空中的原位資源利用（ISRU），可能是推進(jìn)月球和太空探索的關(guān)鍵因素。

　　人工智能技術(shù)將幫助分析激光熔化的月球塵埃，并為地球上的科學(xué)家提供基于人工智能的流程和質(zhì)量控制。這里最大的挑戰(zhàn)是必須提前訓(xùn)練人工智能才能在月球上使用。因此，科學(xué)家們?cè)诎亓止I(yè)大學(xué)創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，在那里他們模仿月球上的光照條件下拍攝風(fēng)化層。

　　LASYS 2022現(xiàn)場(chǎng)展示

　　6月21日至23日，在德國(guó)斯圖加特舉行的Lasys 2022展會(huì)上，LZH展示了智能生產(chǎn)創(chuàng)新技術(shù)。在4號(hào)館A19展臺(tái)，LZH的專(zhuān)家將介紹工廠和系統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新以及輕質(zhì)建筑領(lǐng)域的最新發(fā)展。展會(huì)期間，LZH展出的另一個(gè)重點(diǎn)是智能增材制造和智能農(nóng)業(yè)技術(shù)的潛力，使用基于激光工藝進(jìn)行可持續(xù)的無(wú)除草劑雜草控制。

　　Lasys 2022展會(huì)期間，主辦方還會(huì)舉行各種形式的論壇和會(huì)議，包括斯圖加特激光技術(shù)論壇（SLT），論壇將由行業(yè)知名的研發(fā)代表作激光技術(shù)最新趨勢(shì)和未來(lái)新應(yīng)用的分析講解。此外，“Laser in Action”技術(shù)論壇也將在展廳進(jìn)行為期三天的講座。

　　LZH的專(zhuān)家在技術(shù)論壇上，與參會(huì)者討論基于激光技術(shù)的玻璃增材制造的最新發(fā)展。在貿(mào)易展上，LZH的科學(xué)家將回答用戶(hù)提出的有關(guān)激光材料加工的任何問(wèn)題。貿(mào)易訪問(wèn)者可以與他們討論激光的當(dāng)前和未來(lái)應(yīng)用，并獲得有關(guān)其生產(chǎn)工藝的想法。

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