探索火星大气环境下的金属增材制造技术
天体物理仪器与方法
2026-02-19 v1 地球与行星天体物理
材料科学
摘要
In-space制造对于实现火星长期殖民至关重要，尤其是火星上，由于材料从地球运输成本高昂且物流受限。传统的减法制造方法在设备、能源和材料方面的消耗都很大，使得增材制造(AM)对于火星外域生产更为实用和可持续。尽管存在多种AM技术，但选择性激光熔化(SLM)因其卓越的多样性、精度和能够生产密实且几何复杂金属部件的能力而居于优势。然而，传统SLM过程高度依赖惰性氩气环境以防止氧化并确保高质量部件形成，而在火星上难以实现。本研究探讨了是否可以使用由火星大气组成的二氧化碳(CO2)，其构成超过95%，作为SLM的替代性惰性环境。制造了在氩气、CO2和室内空气环境下、采用广泛激光参数制造的单轨和二维316L不锈钢标本，以评估大气组成对表面形貌、微观结构粘合和氧化行为的影响。结果表明，没有单一参数控制整体部件质量；相反，在制造过程中维持热平衡至关重要。尽管在CO2中制造的部件相对于氩气在表面质感、粘合性和氧化抗性方面表现略逊，但相对于室内空气则表现显著 better。这些发现表明，CO2辅助SLM可能为火星上的可持续原地制造提供可能，也可能作为陆地应用的成本效益替代性护气气体。
引用
@article{arxiv.2601.04232,
title = {Exploring Metal Additive Manufacturing in Martian Atmospheric Environments},
author = {Zane Mebruer and Wan Shou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.04232},
year = {2026}
}