60天交付！北工大激光3D打印团队助力中国空间站“太空菜园”大丰收

近日，在中国空间站上演了这样一场科技与美味交织的“盛宴”，神舟十七号航天员乘组采摘了“太空菜园”种植出的新鲜蔬菜。“太空蔬菜”现摘现吃、新鲜又美味，大丰收的背后，是无数科研人员的智慧和努力。北京工业大学物理与光电工程学院陈继民教授团队，用精湛的科技探索太空中的生命奥秘，谱写着太空里的“田园诗”。 “太空菜园”是一种太空栽培装置，采用开放式结构，植物种植操作简单、便于照料，能够为航天员提供食物、氧气和水，航天员还可按照个人喜好，将该装置任意摆放在舱内有光照的地方，为自己的工作生活环境增添一抹绿意。

植物正常生长必须具备适宜的光照、水分、养分等条件，为满足空间站中植物生长的特定需求，陈继民教授团队通过研发专用的激光3D打印技术打印出我国首套专业的植物栽培装置栽培杯，为植物的生长提供了一个合适的根系空间。同时，通过水分供应系统实现水的循环供应，使得植物在人造的温度、湿度以及光合作用下生长，尽享“日光浴”。 栽培杯可以装载合适的生长介质，支持植物的根系生长，确保植物在太空环境中，能够获得足够的支持和养分。同时，它的特殊结构设计可以容纳水和养分，确保植物在太空中吸收充足的水分和营养。另外，栽培杯装置可以有效控制植物生长所需的温度和湿度，在太空环境中提供合适的生长条件，尤其是在微重力条件下，确保植物根系能保持在栽培杯中生长。 高效运作的背后，是科研人员与时间的赛跑，由于时间紧、任务重，北工大科研团队争分夺秒攻克技术难题，
栽培杯应选择哪种材料？
太空种植装置具有复杂异形薄壁结构
各个组件该如何进行装配？
打印成型后应如何进行后处理
使其满足太空环境的各项要求？

面对重重困难，团队经过大量的理论模拟和实际试验，聚力攻关，突破“卡脖子”难题，从接到任务起，仅用60天，就实现了正样产品的正式交付。 陈继民教授团队开发出国内首创的新型航天弹性体材料3D打印技术与工艺。首次提出利用深空环境变量（无氧、高低温循环交变、强辐射）对增材制造弹性体材料进行性能调控的方法，实现了应用于深空环境的“材料-结构-性能”一体化增材制造。解决了3D打印复杂构型弹性体材料力学性能差，无法应用于深空环境的重大瓶颈难题。为北工大科研工作者点赞！

 

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科研团队 北工大激光3D打印团队有教师5人，研究生50余人，自主研发了陶瓷、金属、弹性体材料的3D打印设备及相关制造工艺。在3D打印陶瓷方面，自主研制出大尺寸陶瓷型芯3D打印机和高性能陶瓷成形浆料，相关设备已经投入工业化生产，为陶瓷3D打印的国产化铺平了道路；3D打印金属方面，在国内率先开展高强高导铜合金3D打印研究，并将研究成果成功应用于航空航天领域；研发的新型弹性体材料3D打印技术通过验收并应用于“太空菜园”等航天产品。

团队带头人 陈继民是物理与光电工程学院教授、博士生导师、3D打印工程中心主任，兼任北京生态设计与绿色制造促进会首席技术专家等学术任职。中国增材制造标准化技术委员会（SAC／TC562）委员，中国光学学会激光加工专业委员会委员，中国机械工程学会特种加工理事。

团队青年骨干 曾勇2022年入选北京市科技新星计划，先后承担、参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市教委等多项国家和省部级科研课题。担任中国光学学会激光加工专业委员会委员，中国机械工程学会特种加工分会委员、中国有色金属学会增材制造专业技术委员会委员。